(57)【要約】  それぞれがシリンダとピストンとを有する複数のシリンダユニットと、これら複数のシリンダユニットのそれぞれのピストンに連結され該それぞれのピストンを同時に駆動するピストン駆動機構とを備え、複数のシリンダユニットのそれぞれのシリンダは、所定の長さのシリンダ孔を有し、それぞれのピストンは、シリンダ孔をその長手方向の一側に第一の空間を形成し他側に第二の空間を形成するようにシリンダ孔内を往復移動するように配置され、複数のシリンダユニットは、最上流に位置し大気に連通する最上流シリンダユニットから、最下流に位置し供給部に連通する最下流シリンダユニットまで順次接続され且つ上流側に位置するシリンダユニットの第一の空間が下流側に位置するシリンダユニットの第二の空間に連通するように、互いに接続され、複数のシリンダユニットの容積は、最上流シリンダユニットから最下流シリンダユニットまで徐々に小さくなるように設定されている空気圧縮装置。
2011065569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれがシリンダとピストンとを有する複数のシリンダユニットと、
これら複数のシリンダユニットのそれぞれのピストンに連結されたピストン駆動機構とを備え、
前記複数のシリンダユニットのそれぞれのシリンダは、所定の長さのシリンダ孔を有し、それぞれのピストンは、シリンダ孔をその長手方向の一側に第一の空間を形成し他側に第二の空間を形成するように前記シリンダ孔内を往復移動するように配置され、
前記ピストン駆動機構は、それぞれのピストンをシリンダ内で同時に駆動するようにされ、
前記複数のシリンダユニットは、最上流に位置し大気に連通する最上流シリンダユニットから、最下流に位置し供給部に連通する最下流シリンダユニットまで順次接続され且つ上流側に位置するシリンダユニットの第一の空間が下流側に位置するシリンダユニットの第二の空間に連通するように、互いに接続され、
複数のシリンダユニットの容積は、最上流シリンダユニットから最下流シリンダユニットまで徐々に小さくなるように設定されている空気圧縮装置。
【請求項２】
前記複数のシリンダユニットは、シリンダの長手方向に対する垂直方向における断面積がそれぞれ同一であるが各シリンダのそれぞれ長さが異なるよう形成されており、前記シリンダが下流側に位置するほど当該シリンダの長さが短くなるように形成されている請求項１に記載の空気圧縮装置。
【請求項３】
前記複数のシリンダユニットは、互いに平行になるよう配置され、前記アームの長手方向に沿ってそれぞれのピストンが連結されている請求項１に記載の空気圧縮装置。
【請求項４】
前記ピストン駆動機構は、各シリンダユニットのピストンに連結され遥動可能に設けられたアームと該アームを揺動するアーム駆動機構とを有する請求項１記載の空気圧縮装置。
【請求項５】
発電機を回転する回転機構と、
該回転機構を起動する請求項１記載の空気圧縮装置とを備え、
前記回転機構は、水が充填された水槽と、
該水槽の水中内に配置され空気を収容可能な複数のバケットと、
該複数のバケットを移動可能に支持するバケット移動機構とを備え、
前記空気圧縮装置は、前記複数のバケットを浮力で駆動するように、圧縮空気を前記バケットに向けるように前記水槽内の水中に供給するようにした発電機のための駆動装置。
【請求項６】
前記回転機構の周囲に、所定の前記バケットの開口部内に他の前記バケットの一部が位置するよう、隣り合う前記バケットが重なって配置されている請求項５記載の駆動装置。
【請求項７】
請求項５に記載の駆動装置と、
前記駆動装置によって駆動される発電機と、を備えている発電装置。
【請求項８】
発電機を回転する回転変換機構と、
該回転変換機構を起動する請求項１記載の空気圧縮装置とを備え、
前記回転変換機構は、前記空気圧縮装置の最下流のシリンダユニットのピストンに連結され、該ピストンの往復運動を回転運動に変換して前記発電機を回転するようにした発電機のための駆動装置。
【請求項９】
請求項８記載の駆動装置と、
前記駆動装置によって回転される発電機と、を備えている発電装置。
【請求項１０】
それぞれが所定の長さのシリンダと該シリンダの孔内を長手方向に一端側空間と他端側空間とに仕切ると共に当該シリンダ孔内を往復移動するピストンとを有する複数のシリンダユニットと、前記各シリンダの前記各ピストンを、同時に同一周期にて往復駆動するアームを有する駆動装置とを用意し、
前記複数のシリンダを、上流側に位置する所定の前記シリンダ内の空間が下流側に位置する他の前記シリンダ内の空間に連通するよう連結すると共に、前記下流側のシリンダ内の容積を、前記上流側のシリンダ内の容積よりも小さく形成し、
前記各シリンダの前記各ピストンが当該各シリンダの一端側に同時に移動したときに、前記上流側のシリンダの一端側空間内の空気が前記下流側のシリンダの他端側空間内に流入し、前記各シリンダの前記各ピストンが当該各シリンダの他端側に同時に移動したときに、前記上流側のシリンダの他端側空間内の空気が前記下流側のシリンダの一端側空間内に流入するようにした空気圧縮方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の前記空気圧縮方法にて圧縮した空気を用いた駆動方法であって、水中内に設置され、上方に向かう方向と下方に向かう方向とに回転する回転機構と、前記回転機構の周囲に装備され、上方に向かう方向に移動する際には開口部を下方に向けると共に、下方に向かう際には開口部を上方に向けて装備された複数のバケットと、を用意し、前記空気圧縮方法にて圧縮した空気を、最下流に配置された前記シリンダの内部空間から、前記回転機構の下方位置にて前記開口部を下方に向けた前記バケット内に排出し、当該バケット内に溜められた空気の浮力により前記回転機構を回転させるようにした回転駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気を高圧力で圧縮することができる空気圧縮装置、これを用いた発電装置およびこの発電装置のための駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、種々の動力を用いた発電装置が開発されてきた。例えば、特開２００８−３０３８６５号公報には、水中に循環するように配置された複数のバケットと圧縮空気を水中に放出するコンプレッサーとを有し、コンプレッサーによって水中に放出された空気をバケットに溜め、このバケットに溜められた空気の浮力によってバケットを水中で駆動し、この駆動力を利用して発電機を回転させるようにしている。【０００３】
このような従来の発電装置では、発電機を大きなトルクで回転するためにはバケットの強い駆動力、換言すると、バケットの大きな浮力を得るために水深の深い箇所から空気を放出する必要がある。しかし、水深の深い箇所では、水圧が高いため、空気を高い圧力で圧縮して出力しなければならない。従って、空気を水中に放出するコンプレッサーが必然的に大型化され、あるいは高いパワーを出力することが必要となる。このような状況では大きな発電を得るためには高いエネルギーを有するコンプレッサーが必要になるが、コンプレッサーのエネルギーを大きくするのには限界があるし、反面、コンプレッサーのエネルギーを適度に設定した場合には、発電効率が極めて低いという問題があった。【０００４】
一方、発電装置の分野に限らず、種々の技術分野に応用されるように、大気を導入して高圧力の圧縮空気を排気あるいは大きな力を出力することができる空気圧縮装置が要望されている。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０３８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上述の如き従来技術の問題点を解消し且つ上記要望に応えることができる高いエネルギー効率を有する空気圧縮装置、これを用いた、発電効率が高い発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一実施例に係る空気圧縮装置は、それぞれがシリンダとピストンとを有する複数のシリンダユニットと、これら複数のシリンダユニットのそれぞれのピストンに連結され、それぞれのピストンを同時に駆動するピストン駆動機構とを備えている。【０００８】
複数のシリンダユニットのそれぞれのシリンダは、所定の長さのシリンダ孔を有し、それぞれのピストンは、シリンダ孔をその長手方向の一側に第一の空間を形成し他側に第二の空間を形成するようにシリンダ孔内を往復移動するように配置されている。【０００９】
複数のシリンダユニットは、最上流に位置し大気に連通する最上流シリンダユニットから、最下流に位置し供給部に連通する最下流シリンダユニットまで順次接続され且つ上流側に位置するシリンダユニットの第一の空間が下流側に位置するシリンダユニットの第二の空間に連通するように、互いに接続され、複数のシリンダユニットの容積は、最上流シリンダユニットから最下流シリンダユニットまで徐々に小さくなるように設定されている。【００１０】
更に、本発明に係る発電装置は、上記空気圧縮装置を用いて発電機を駆動するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施例に係る発電装置を示す概略構成図である。
【図２】第１実施例における発電装置の構成を示す正面図である。
【図３】図２に示された発電装置の側面図である。
【図４】図２に示された発電装置における空気圧縮装置を示す側面図である。
【図５】図４に示された空気圧縮装置の平面図である。
【図６】図４に示された空気圧縮装置の構成の一部の拡大図である。
【図７】本発明の第２実施例に係る発電装置の正面図である。
【図８】図７に示された発電装置の側面図である。
【図９】図７に示された発電装置の平面図である。
【図１０】図７に示された発電装置を構成する空気圧縮装置の概略図である。
【実施例１】
【００１２】
図１乃至図３は、本発明に係る空気圧縮装置を利用した発電装置の第１実施例の構成を概略的に示す。なお、本発明に係る空気圧縮装置は、発電装置に利用されることに限定されず、圧縮した空気を利用して任意の装置を駆動させるように適用してもよい。【００１３】
図１に示すように、第１実施例における発電装置は、発電機１６（図３参照）と、この発電機１６を駆動する駆動装置３０とこの駆動装置を起動する空気圧縮装置２０とを備えている。【００１４】
この駆動装置３０は、この第１実施例では、回転機構５０から成っている。この回転機構５０は、流体、例えば、水が充填された水槽１０と、この水槽内に移動可能に設けられた複数のバケット１４と、これらバケット１４を支持するバケット移動機構２８とを備えている。【００１５】
水槽１０は、図１乃至図３に示すように、例えば、上下方向に延びる縦型の形態を有し、複数のバケット１４は、バケット移動機構２８によって上下方向に移動可能である。このバケット移動機構２８は、水槽１０の上方に配置された上部スプロケット１１と水槽の下方に配置された下部スプロケット１２とこれら上部スプロケット１１および下部スプロケット１２に架け渡されて複数のバケット１４を取り付けたチェーン１３とを備えている。バケット１４は、チェーン１３の長手方向に沿って連続して取り付けられている。【００１６】
複数のバケット１４を、水中で浮力によって駆動するため、空気圧縮装置２０（図１）によって水槽１０の水中に空気が導入される。この空気圧縮装置２０は、水槽１０の下部に設けられた吐出口２３を有し、弁機構２９を介して吐出口２３から水中に圧縮空気を導入する。この水中に導入された空気はバケット１４内に収容されバケットに浮力を付与する。この空気の浮力によって、図１中矢印で示すように、バケット１４が上方に移動し、これによってチェーン１３が水中内を上方に向かう方向と下方に向かう方向とに移動し、上部スプロケット１１と下部スプロケット１２とを回転させる。このように、バケット１４が浮力によって水中で移動しチェーン１３を介して上部および下部スプロケット１１、１２を回転させることができる。【００１７】
上部スプロケット１１には、水槽１０に回転可能に取り付けられた回転軸１５がチェーン２６を介して連結され、この回転軸１５には、図３に示すように、伝達機構２７を介して水槽１０の外側の下方に配置された発電機１６に連結されている。この伝達機構２７は、概述すると、回転軸１５に取り付けられたスプロケット２７ａと中間機構２７ｂを介して発電機１６の回転軸１６ａに取り付けられたスプロケット２７ｃに架け渡されたチェーン２７ｄとを有する（図３参照）。このように、バケット１４およびチェーン１３が水中で移動することに伴ってスプロケット１１，１２が回転され、これによって、発電機１６が回転され、発電されることとなる。【００１８】
複数のバケット１４は、例えば、一方が開口し、他方が閉塞している容器体から成っている。各バケット１４は、図２の符号１４ａに示すように、上方に向かう方向に移動する際には開口部が下方に向き、符号１４ｂに示すように下方に向かう方向に移動する際には開口部が上方に向くように形成されている。従って、水槽１０の下部に設けられた吐出口２３から吐出された空気は、開口部が下方を向いた状態のバケット１４内に収容されることとなり、バケット１４から空気が漏れることが抑制される。従って、上述の如く、バケット１４には浮力が発生し、上方に移動してチェーン１３を回転させることができる。一方で、バケット１４が水面Ｗ付近の上方に移動して下方に向かう方向に移動し始めると、バケット１４の向きが反対向きとなり、開口部が上方を向く。ここで、バケット１４が最上部に位置するとき、バケットが水面から出るように、水槽１０に充填された水の水面Ｗと上部スプロケット１１の位置が設定されていることが必要である。バケットが水面から出るときバケット１４内の空気は大気中に放出される。【００１９】
尚、この第１実施例では、複数のバケット１４は、一部が重なるようにチェーン１３に装備されている。具体的には、図２に示すように、バケット１４の開口部内に、隣り合って配置された他のバケット１４の開口部とは反対側の底部側が挿入された状態となるよう配置されている。つまり、バケット１４の間隔は詰めて配置されている。これにより、チェーン１３が回転することにより水中を進行するバケット１４の後方に発生した渦が、後続のバケット１４が進行するときの抵抗となることを抑制することができる。【００２０】
図２に示すように、二つの空気圧縮装置２０が設けられそれぞれが駆動装置３０の各側に配置されているが、少なくとも一つの空気圧縮装置が設けられていればよい。【００２１】
この空気圧縮装置２０は、図４および図６に示すように、複数のシリンダユニット１００を備えている。これらシリンダユニット１００のそれぞれは、シリンダ２１とピストン２２とを有する。これら複数のシリンダユニット１００のそれぞれのピストン２２は、ピストン駆動機構１０１（図４）に連結され、このピストン駆動機構１０１によって同時に駆動される。このピストン駆動機構１０１は、それぞれのピストン２２に連結されたアーム２５とこのアームを駆動するアーム駆動機構５５とを有する。アーム２５は、その一端が水槽１０あるいは適宜のフレームに回転可能に取り付けられ他端部が遥動可能である（図４の円弧状の矢印及び図６参照）。アーム駆動機構５５は、図４に示すように、モータ２５ａによって回転される回転板２５ｃとこの回転板２５ｃの回転中心から偏った位置に一端が回転可能に取り付けられ他端がアーム２５に回転可能に取り付けられたロッド２５ｂとを備えている。モータ２５ａが回転すると、回転板２５ｃが回転され、この回転板の回転に伴って、ロッド２５ｂが往復移動され、アーム２５が遥動する。要するに、アーム駆動機構５５は、図４に示すように、駆動モータ２５ａの回転力をロッド２５ｂの往復運動に変換し、これによってアーム２５が揺動されることになる。【００２２】
複数のシリンダユニット１００のそれぞれのシリンダ２１は、所定の長さのシリンダ孔を有し、それぞれのピストン２２は、シリンダ孔をその長手方向の一側に第一の空間２２ａを形成し他側に第二の空間２２ｂを形成するようにシリンダ孔内を往復移動するように配置されている（図６参照）。【００２３】
複数のシリンダユニット１００は、図１に示すように、最上流に位置し大気に連通する最上流シリンダユニット１００Ｕから、最下流に位置し供給部、即ち、駆動装置３０に連通する最下流シリンダユニット１００Ｄまで順次接続され且つ上流側に位置するシリンダユニットの第一の空間２２ａが下流側に位置するシリンダユニットの第二の空間２２ｂに連通するように、互いに接続され、且つ複数のシリンダユニット１００の容積は、最上流シリンダユニット１００Ｕから最下流シリンダユニット１００Ｄまで徐々に小さくなるように設定されている。【００２４】
図示の実施例における空気圧縮装置２０では、図４に示すように、複数のシリンダユニット１００は、相互に平行になるよう並べて配置されている。また、図示の実施例では、各シリンダ２１は、内径つまり長手方向に対して垂直方向における断面積は同一であるが、長さがそれぞれ異なる。例えば、上流から下流に向かうにつれて、徐々に長さが短くなるよう配置されている。換言すると、各シリンダ１は、上流から下流に向かうにつれて、徐々にシリンダ孔の容積が小さくなるよう設定されている。尚、シリンダユニット１００は、長手方向の中心が同一直線上に位置するよう配置されている。換言すると、複数のシリンダユニットを組み立てたとき、これらシリンダユニットは、それぞれの長手方向の中心線が同一線上に位置するように配置されている。【００２５】
ここで、空気圧縮装置２０を構成するシリンダユニットの配置および接続状態が、図６に拡大して示されている。尚、図６では、シリンダユニットについて、上流（図６では下端）から３つのシリンダユニットのシリンダを、便宜上、符号２１，１２１，２２１で示す。図６に示すように、各シリンダ２１，１２１，２２１内には、シリンダ孔内を長手方向に一端側の第一の空間２２ａ，１２２ａ，２２１ａと他端側の第二の空間２２ｂ，１２２ｂ，２２１ｂとに仕切ると共に、シリンダ孔内を往復移動するピストン２２，１２２，２２２がそれぞれ配置されている。【００２６】
また、上記各ピストン２２，１２２，２２２は、アーム２５に、長手方向に沿ってそれぞれ連結されているので、アーム２５の揺動端側に連結された各ピストン２２，１２２，２２２は、すべてが同時に、同一周期にて、各シリンダ孔内を往復移動することとなる。つまり、ピストン２２，１２２，２２２は、各シリンダ２１，１２１，２２１内で同一の方向に移動することとなり、換言すると、すべてのピストン２２，１２２，２２２が同時に一端側あるいは他端側に移動することとなる。【００２７】
また、上述した各シリンダ２１等は、それぞれ隣り合うシリンダ２１等同士の各ピストン２２等にて仕切られた第一および第二の空間２２ａ，２２ｂ同士が連通するように、チェック弁２４を介して連結されている。具体的には、図６の最下端に位置する最長の第一シリンダ２１と、これより短い二番目の長さの第二シリンダ１２１とは、第一シリンダ２１の一端側の第一の空間２２ａと、第二シリンダ１２１の他端側の第二の空間１２２ｂとが連通して、チェック弁２４を介して連結されており、また、第一シリンダ２１の他端側の第二の空間２２ｂと、第二シリンダ１２１の一端側の第一の空間１２２ａとが連通して、チェック弁２４を介して連結されている。このとき、各チェック弁２４は、第一シリンダ２１から第二シリンダ１２１に空気が流入するよう構成されている。この場合、第一シリンダ２１が上流側に位置し、第二シリンダ１２１が下流側に位置している。尚、他のシリンダも同様に、図６に示す上方側は下流側であり、シリンダの長さが短くなるほど、下流側に位置していることとなる。【００２８】
上記と同様に、上流側に位置する第二シリンダ１２１と、下流側に位置する第三シリンダ２２１とは、第二シリンダ１２１の一端側の第一の空間１２２ａと、第三シリンダ２２１の他端側の第二の空間２２２ｂとが連通して、チェック弁２４を介して連結されており、また、第二シリンダ１２１の他端側の第二の空間１２２ｂと、第三シリンダ２２１の一端側の第一の空間２２２ａとが連通して、チェック弁２４を介して連結されている。以下、他のシリンダについても同様である。【００２９】
また、図示しないが、最下流側に配置されたシリンダ２１の一端側の第一の空間と他端側の第二の空間とは、それぞれ水槽１０内に伸びる吐出口２３に連通されている。従って、最下流側に配置されたシリンダ２１の一端側の第一の空間と他端側の第二の空間とに流入してきた圧縮空気は、ピストン２２の移動により、吐出口２３から水槽１０内に吐出され、バケット１４内に収容されることとなる。【００３０】
上述の構成において、各シリンダユニット１００のピストン２２をピストン駆動機構１０１によって同時に同一方向に可動することで、上流側のシリンダ２１から下流側のシリンダ２１に空気が流入され、その度に、シリンダ２１内の空気が順次圧縮され、最下流のシリンダ２１から高圧力の空気を水中の吐出口２３からバケット１４に向かって吐出することができる。【００３１】
次に、上述した発電装置の作用を説明する。まず、図６に示すアーム２５が、他端側（右側）から一端側（左側）に揺動駆動した場合には、最下段に示す第一シリンダ２１内のピストン２２も一端側に移動する。このとき、アーム２５の揺動によって、その上方つまり下流側に位置する第二シリンダ１２１内のピストン１２２も一端側に移動し、同様に、さらに上方つまり下流側に位置する第三シリンダ２２１内のピストン２２２も一端側に移動する。このように、すべてのシリンダ２１内のピストン２２が、アーム２５の揺動端が移動した一端側に、同時に移動することとなる。【００３２】
この結果、第一シリンダ２１のピストン２２に対して左側の空間つまり一端側の第一の空間２２ａ内の空気はピストン２２によって押し出され、下流側の第二シリンダ１２１の他端側の第二の空間１２２ｂ内にチェック弁２４を介して流入する。つまり、各シリンダ２１，１２１の各ピストン２２，１２２が当該各シリンダ２１，１２１の一端側に同時に移動したときに、上流側の第一シリンダ２１の一端側の第一の空間２１ａ内の空気が下流側の第二シリンダ１２１の他端側の第二の空間１２２ｂ内に流入する。このとき、第二シリンダ１２１の容積は第一シリンダ２１の容積よりも小さく形成されているため、第二シリンダ１２１に流入した空気は更に圧縮されることとなる。【００３３】
同時に、第二シリンダ１２１のピストン１２２は、揺動しているアーム２５の駆動力に加え、他端側の第二の空間１２２ｂ内に流入した圧縮空気にて一端側に押される。すると、第二シリンダ１２１の一端側の第一の空間１２２ａ内の空気は、さらに下流側に位置する第三シリンダ２２１の他端側の第二の空間２２２ｂ内に流入する。このとき、上述と同様に、さらに下流側の第三シリンダ２２１内の容積は小さく形成されているため、第三シリンダ２２１に流入する空気はさらに圧縮されることとなる。こうして上述した動作が、順次、下流側のすべてのシリンダに対して働くこととなり、下流に進むにつれて空気を徐々に高圧力に圧縮することができる。【００３４】
また、その後、上述とは反対側である各シリンダ２１等の他端側にピストン２２等が移動するようアーム２５が揺動した際には、各シリンダ２１等の上記とは逆の空間に、上流側から下流側へと順次圧縮された空気が流入することとなる。従って、常時、空気を圧縮することができる。【００３５】
このように、上記空気圧縮装置では、複数のシリンダ２１等にて段階的に空気を圧縮することができる。このとき、上流側のシリンダ２１等から空気が流入される下流側のシリンダ２１等のピストン２２等は、上流側から流入する圧縮空気にてさらに下流側のシリンダに空気を押し出す方向に移動する力が付勢される。こうして、この圧縮空気によるピストンを押圧する力は、すべての下流のシリンダに装備されたピストンに伝達される。従って、複数のシリンダ２１等を用いることで、下流に進むにつれて空気を圧縮できると共に、そのときに必要な力が上流側から流入してくる圧縮空気と共にさらに付勢される。その結果、高い圧力に空気を圧縮する場合であっても、すべてのシリンダ２１等のピストン２２等に対して上流側のシリンダ２１等からの圧縮空気による押圧力が付勢されているため、アーム２５の駆動にてピストン２２等に付勢する力が少なくても、高圧縮の空気を得ることができる。つまり、エネルギー効率の極めて高い空気圧縮装置を実現することができる。【００３６】
上述した空気圧縮装置２０からは、最上段つまり最下流側に位置するシリンダ内の圧縮空気が、図２に示した吐出口２３から水槽１０内の底面付近に吐出される。すると、水槽１０内の底面付近では、上方に向かう方向に移動するよう開口部が下方に向いたバケット１４内に、吐出された空気が流入し、当該バケット１４内に溜められる。これにより、バケット１４には溜められた空気による浮力が発生し、チェーン１３を回転させることができる。このチェーン１３の回転によって、図３に示す発電機１６が回転され、発電が行われることとなる。なお、バケット１４が水面Ｗ付近の上方に移動して下方に向かう方向に移動し始めると、バケット１４の向きが反対向きとなり、開口部が上方を向く。これにより、バケット１４内の空気は大気中に排出される。【００３７】
以上のように、エネルギー効率のより高い空気圧縮装置にて圧縮した空気の浮力を用いて発電することで、発電効率も向上する。なお、上記構成においては、発電機を設けずに、空気の浮力を用いた回転駆動装置として利用することもでき、かかる場合にも、エネルギー効率の向上を図ることができる。【００３８】
次に、上記第１実施例を実施する場合の具体例を説明する。【００３９】
それぞれのシリンダがシリンダ径：φ320ｍｍ、ストローク（以下ＳＴと記す）：26〜22cmを有する、合計4本のシリンダユニットを用いた場合の仕事量及び出入り動力計算結果を表１に示した。この結果、計算効率は11.03倍と従来の装置には予測し得ない高い効率を示した。【００４０】
表1における到達圧は、全て始めのシリンダ体積/次の体積＝ＳＴ26/次のＳＴ（2番目の計算の時は3番目体積に吸引押込むので26/23.5）となる。差圧は前のシリンダから受取ったピストンスタート時の初圧を次のシリンダ体積に吸引して押込むのに要する合計差、次の体積に吸引押込むので自身の到達圧と同値でなくてはならない。【００４１】
これは「圧縮空気は何処も同圧」であることが根拠である。合計最大到達力＝差圧ｘシリンダ断面、合計仕事量＝最大到達力ｘＳＴ/2、共に用語の頭に付けた「合計」は仕事不要の空気移動分と補給を要する仕事量分とを合せる趣旨である。【００４２】
体積比は次のシリンダ体積のもので、体積比＝次のＳＴ/自身のＳＴとなり、合計仕事量に対するこの分子分は仕事不要な空気移動分となる。補給分仕事量＝合計仕事量−移動仕事(相当)分から算出する。正味供給分の到達力＝補給分仕事量ｘ2/自身のＳＴから算出することができる。従って、この空気圧縮機構は全て「ＰｘＶ＝一定」および「圧縮空気は何処も同圧」が根拠となる。それ以外の定理も原理も必要ではない。【００４３】
シリンダユニットの摺動抵抗 (全て水平方向設置作動で上向比約1/3、実用最小規模でもシリンダ径は摺動速度制限上φ200ｍｍ)は、シリンダ径が太く成る程損失単位圧力は減少することが判った。シリンダ等の空気漏れ、逆止弁のクラッキング圧損、配管抵抗及びシリンダ間の配管にトラップする空気（共に無視可能範囲)、電動機の変換・減速効率合せ85％(減速比約1/25：許容トルクから計算、電動機自身の変換効率は99.5％)、搖慟アーム周り等の慣性抵抗(揺動アームの材質はアルミ、フライホィ―ル伝動特性からのクランク揺動伝動方式で両端の衝撃減衰の上、この最大負荷時両シリンダエンド位置では電動機所要トルクは零、シリンダは全てクッション付)等を考慮して効率約70％が確保された。【００４４】
表1の結果は、大気圧一定量を吐出圧に圧縮する供給動力と浮力回収動力には直接関係はない。【００４５】
発電機の負荷変動に対応するため、浮揚速度を計測し空気供給量の自動調整し、始動時、バケット縦1列の全てに空気充填が必要である。
浮力回収方法と空気圧縮装置について： 
空気吐出タイミングと無関係に全ての吐出空気（浮力）を有効回収する方法として、水槽内にバケットコンベアを設け、チェーンリンク毎に連続に取付けた逆向きバケットを用い、下回転部で吐出空気を受取るようにすることで、連続的に浮力を得、動力回収することができた。【００４６】
大気中と異なり、少しでもバケット間隔が空くと前方の水を弾く抵抗と後方の渦流抵抗とが加わる、本具体例では、バケットの一部が交差する程密着させ、この2種の抵抗を理論上皆無にし、チェーン内側・上下回転部共に、必要とする水流案内板を左右の上下直進部と断面を等しくして取付け、水とバケットとの相対速度の低減を図り、最大限これら抵抗軽減を徹底的に実現することができた。
水槽の上面を拡幅し水面管理の容易化・バケット容量や形状等を調整し、最後まで浮力の有効回収に努め、騒音少なく不要になった空気を排出、空バケットに抵抗無く水が満たされることなど種々考慮した。【００４７】
具体的には、ここでは逆向きバケットコンベアチェーンのピッチは100ｍｍで、リンク毎連続に逆向きバケットがシンプル強固に固定され、1ｍ当り10個の逆向きバケットが常時有効に浮力を受け、浮揚速度、0.7ｍ/s程度迄は、運転可能と考えられたが、本具体例では全て0.4m/sに設定された。この出入り動力・推定効率等は表1に示す通りである。【００４８】
一般にはシリンダの組合せが同じ条件の場合、水槽を高くすると効率は低下するが、表４（ロッドレスシリンダ３３本セット水深48ｍの仕事量及び出入り動力計算書）に示された装置の場合、水槽を高くし且つシリンダ数を増大して、押込方式の利得仕事相当の無仕事空気移動効果と僅かずつの補給仕事との繰り返しで吐出圧に達し、更に、シリンダ本数増で供給動力が軽減、効率改善することを帰納的に証明し、且つ水槽を高くすると本数増が容易になり、効率尚改善することを具体的にこの計算例をもって証明された。【００４９】
供給動力に対し、出力は、計算上では約５0倍に至った。【００５０】
この具体例における空気圧縮装置を用いる発電装置を従来の発電装置と比較して言えることを整理すると、全てに優ることは、「設置場所不問＋場所あればそれなりの規模の装置を設置できる＋従って何処でも発電可能＋コンパクト＋連続断続運転選択自由＋媒体は水と空気だけ」となる。
【実施例２】
【００５１】
次に、本発明の第２実施例を、図７乃至図１０を参照して説明する。【００５２】
この第２実施例における発電装置では、上述した第１実施例における発電装置と異なり、浮力にて発電するものではなく、水槽を設けていない。その代わりに、空気圧縮装置２０におけるシリンダユニット群のうち最下流に位置する最も容積の小さいシリンダユニット３２１のピストンに回転変換機構６０が接続されている。この回転変換機構６０は、ピストンの往復運動を回転運動に変換して発電機１６を回転するように構成されている。この回転変換機構６０は、ピストンの往復移動に連動してシリンダユニット３２１の長手方向に沿って移動可能なスライドアーム３１と、このスライドアーム３１の移動を回転運動に変換するスプロケット・チェーン機構３３と、２つのワンウェイクラッチ３２と、スプロケット・チェーン機構３３の回転を発電機１６に伝達する伝達機構６１とを備えている。この伝達機構６１は、ワンウェイクラッチ３２に接続されたシャフト３４と、このシャフト３４に接続されたチェーン３５とを有する。【００５３】
具体的に、この第２実施例における空気圧縮装置２０では、図７から図１０、特に、図１０に示すように、最下流に位置する最も容積の小さいシリンダ３２１内の圧縮空気を、最上流に位置する最も容積の大きいシリンダ３２２内に戻すよう吐出している。このとき、シリンダ３２１のピストンの往復動作に連動してスライドアーム３１が移動すると、スプロケット・チェーン機構３３のチェーンが回転することとなる。なお、２つのワンウェイクラッチ３２を用いることで、上記スライドアーム３１の往復動作を、スプロケット・チェーン機構３３が一定方向の回転に変換している。スプロケット・チェーン機構３３による回転力は、伝達機構における、上方に伸びるシャフト３４に伝達され、当該シャフト３４が回転することで、これに連動して、上方に配置されたチェーン３５が回転する。このチェーン３５が回転することで、このチェーン３５に連結された発電機１６が回転し、発電することができる。【００５４】
ここで、上記構成の発電装置では、最下流に位置するシリンダ３２１内から最も圧縮された空気が再上流に位置するシリンダ３２２内に流入するよう排出されるため、最下流に位置するシリンダ３２１のピストンは、アーム２５の揺動駆動による力を必要としないか、あるいは、少ない力のみで、往復可動することとなる。この第２の実施例では、このピストンの往復可動により発電しているため、エネルギー変換効率の高い発電装置であるといえる。なお、上記構成においては、発電機を設けずに、空気の浮力を用いた回転駆動装置として利用することもでき、かかる場合にも、エネルギー効率の向上を図ることができる。【００５５】
次に、この第２の実施例を実施する場合の具体例を説明する。【００５６】
本実施例の原理は圧縮空気回帰式発電装置である。【００５７】
この基本理論と構成を説明するため、それぞれがφ125ｍｍ、ストローク（以下STと記す）75〜56.5cmのシリンダを有する合計16本のシリンダユニットを用いた。【００５８】
この装置の特徴は水槽を用いないこと、最終シリンダに至った圧縮空気を最初のシリンダが吸引回帰すること、最終シリンダユニットのピストンを揺動アームに結合せず出力専用とし、一方向クラッチ・増速伝動系を介し直接発電機を駆動するようにしたことである。このため等速を要し一般的には例えば円筒カム等を用いるが、発電機側フライホィールが等速化効果を有するので、供給側伝動もフライホィールを用いることが可能になった。【００５９】
従って、水槽を用いない分軽量となり、空気圧縮特性を利用した、フライホィール伝動特性によりきわめて効率の改善をもたらすと共に、フライホィール伝動には両端に緩衝効果があり、円筒カム伝動比高速運転を実現することができた。尚、この際、低振動および低騒音の円滑な作動が得られた。【００６０】
空気圧縮装置の具体例が表９に示されている。【００６１】
配管系統・シリンダ別仕事量の計算、及びこの結果と作動現象を含め圧縮空気回帰式発電装置シリンダ別吸引方式の仕事量が示されている。【００６２】
これら結果は表５（または８）にまとめられている。【００６３】
この場合、＃4シリンダロッドは等速運転を要するため、揺動アームを連結せず出力専用、従って、内部供給仕事はない上、発電機側フライホィール効果によって等速移動する。気体特性と供給側フライホィール伝動特性とを合わせた効率はきわめて高く、シリンダの両端緩衝効果が加わり、ピストンの移動は高速で滑らか且つ低振動および低騒音の運転を実現することができた。【００６４】
ここで重要なことは、＃1シリンダの＃4シリンダ吸引経由で、＃3シリンダまでも吸引させ、＃4シリンダを揺動アームと結合させるのと同等の吸引効果をもたらす。尚、＃4シリンダは外部出力するのみならず、＃1シリンダの正味補給分の過半数を超える助勢効果を発揮して、効率改善に貢献している。【００６５】
計算結果は空気漏れ等一切ないことを前提にした物理計算である。これらの現象補完のために、左下配管系統図で外部からフィルター経由空気の補充を可能としている。【００６６】
ここで、効率31.03倍は物理計算効率で、これ自体驚嘆の値であるが、主たる理由は、同じ体積分の空気移動は仕事を要しないことにある。これに僅かな押込み補給を加えることで、次のシリンダに全空気量を移動させている。この繰返しで蓄積結果が得られている。【００６７】
シリンダ2本・1本の場合の検討結果が表１０に提示されている。【００６８】
空気特性と伝動特性との組み合わせ
空気圧縮特性とフライホィ―ル伝動特性検討とを組み合わせる場合、シリンダ両端圧縮限（最大到達圧）位置でシリンダ方向荷重はフライホィール軸と一直線上になり、この軸が全量負担、電動機回転方向の負荷は零になり、零から反対側の圧縮をなだらかに始めることに着目される。【００６９】
これは、夫々前のシリンダから初圧を受ける為、零出発は当然、圧縮距離に比例しシリンダエンドで最大到達力に至る空気特性と、このエンドでなだらかに減少零にて終るのはこの伝動特性にある。【００７０】
表９では補給分仕事量合計から一般的単純に供給動力を算出しましたが、ここで重要なことは、利得又は無仕事移動分効果と同様、正味供給分の到達力の集計以外電動機に負荷が掛からない、この到達力は両端からの圧縮距離に正比例零から始まり到達力に至る、これが気体（空気）特性である。  【００７１】
表９の結果、計算出力が492ｗ供給動力は15.868ｗ、効率が31.03倍であるのに対し、この効果を合わせると、供給電力は6wと驚異的といえる改善をもたらし、推定実効率は400/6=66.67倍にもなることが判った。【００７２】
この具体例における空気圧縮装置を用いる発電装置もまた従来の発電装置と比較すると、全てに優ることは、「設置場所不問＋場所あればそれなりの規模装置設置出来る＋従って何処でも発電可能+コンパクト＋連続断続安定運転選択自由＋媒体は空気だけ」となることが判った。【００７３】
原則として、本発電装置では、電力実使用量を低減することができ、且つ
「設置場所不問、場所あれば所定の規模の装置が設置可能で、何処にでも発電出来る」新たな産業を興し地域振興を計りつつ、地球規模高度社会要請に応えることができる。【００７４】
上述したように、本発明に係る空気圧縮装置は、以上のように構成されることにより、エネルギー効率の高い空気圧縮装置を実現することができ、さらに、これを用いることでエネルギー効率の高い回転駆動装置及び発電効率の高い発電装置を実現することができる。
表１  シリンダ4本セット水深1.94ｍ芯々1.6ｍの仕事量及び出入り動力計算書(表中区分ない数値はヘッド側を示し、ENは仕事量の略である)
（シリンダ径φ320断面積、ヘッド側322 xπ/4=804.25 cm2、ロッド側（322−5.62）xπ/4=779.62 cm2、STは26〜22の4本組合せ）。【００７５】
【表１】
2011065569.tif 000003
【００７６】
基本方針： この設計の前提は、1往復/1sの2回の吐出量を4個のバケットに分割配分する (本項計算手法は全て吸引方式を採用している）。
吐出仕事： ST22の吐出圧は水深1.94ｍから1.194kg/cm2、吐出体積20910.4/1.194=17512.9cc圧縮距離17512.9/804.25=21.78cm故、圧縮側から  
22-21.78=0.22cmの位置で吐出開始する、必要とする仕事量は9.79737(0.22/2+21.78)=214.4644kg-cm(上表最下段計算、他は表通り)である。
計算入力： 1s1往復故、1ｓ当り304.1009+313.4081=617.509kg-cm/s=6.1751kg-m/s=0.06054kw。推定効率0.7では0.06051/0.7=0.086486ｋｗ。
計算出力： 水槽内コンベア中央での平均体積はヘッド側(20910.4/1.194+20910.4)/2=19211.65cc、ロッド側(20270/1.194+20270)/2=18623.3cc,この1秒1往復2回吐出分合計19211.65+18623.3=37835ccを4等分、1バケット当りの平均水排斥体積37835/4=9458.7cc故、浮力平均は9..4587kg、有効バケット数18個故9.4587ｘ18＝170.26kg、浮揚速度0.4ｍ/sにて出力は170.26ｘ0.4=68.1029kg-m/s=0.6677kw。
推定出力効率0.6で0.6677x0.6＝0.4006ｋｗ。以上から、供給動力は市販電動機から90ｗで400ｗ発電は可能である、従って、推定実効率は400/90=4.44倍、物理的計算効率では0.6677/ 0.06051 =11.03倍となります。【００７７】
原理説明  以上の浮力は空気による水の排斥質量とPxV=一定から算出、到達圧(26/次のＳＴ-に押込むので-ＳＴ26に対す次の体積比と一致)・合計最大到達力(表通り)・合計仕事量(同)、移動分は仕事不要の移動分、補給分は次の体積に圧縮吸引押込む為に補給を要する正味供給仕事量であり、全てPxV=一定と圧縮気体は何処も同圧が根拠、正味供給分の到達力は文字通りである。【００７８】
上記計算出力は、コンベア中央部に於ける平均体積から入ったが、1秒1往復2回吐出分大気圧体積合計は、始めのシリンダヘッド・ロッド側合計と一致するので20270+20910.4＝41180.4ccとなる。これを4バケットに等分するので、1バケット当り平均41180.4/4=10295.1ccとなる。これは水槽上面での空気が水を排斥する体積と同値である。「浮力は水の排斥質量」より、水槽上面での浮力は水の比重は1であるので、10295.1ccｘ1＝10295.1g＝10.2951kgとなる。【００７９】
又、吐出部絶対圧は1.194kg/cm2であるため、この体積ｖはPxV=一定より、10295.1ｘ1=vx1.194の関係からｖ＝10295.1/1.194=8622.4ccとなる、従って、この浮力は同様に8.6224kgとなり、この平均浮力は（10.2951+8.6224）/2=9.4588kg、以下、出力は0.6677kwまで上記計算出力と同じ（尚、換算関係単位は1kw=102kg−m/s=10200kg−cm/s）であり、出力には吸引押込みの区別はない。【００８０】
計算手法には押込方式と吸引方式とがある。以下、吸引方式について述べる。【００８１】
先ずヘッド側だけの説明をすると、1番目のシリンダは、空気大気圧体積20910.4ccを2番目のシリンダ19865ccに吸引押込むのであるから、最終到達圧ｐ1はＰxV=一定より、20910.4x1=19865xp1故、p1=20910.4/19865=1.052625 kg/cm2、差0.052632 kg/cm2、となる。到達力はこれに面積の積で42.32929 kg、この合計仕事量=到達力xＳＴ26cm/2=550.2807kg-cmこの体積比24.7/26＝0.95は移動するだけで仕事不要である。従って、補給分仕事量は550.2807ｘ0.05＝27.514 kg-cm、この補給分到達力は42.32929ｘ0.05＝2.1165kg等上表通りです。2番目シリンダは3番目体積18900cに元々大気圧20910.4ccを吸引押込むので、到達圧は同様に20910.4/18900=1.10637 kg/cm2、前との差圧は1.10637−1.052625=0.053745 kg/cm2、到達力以下同様にて省略する。4番目のシリンダについては合計仕事量以下上記吐出位置通りであるのでこれも省略する。但し、4番目のシリンダについては合計仕事と補給分とは一致する。次に、留意点を以下に述べる。  
1．1番目シリンダの2番目シリンダ体積分は無仕事空気移動で、補給分仕事量はこの0.05の27.514 kg−cm で済み、以降3番目シリンダまではこれを繰返し、4番目シリンダは上記「吐出仕事」式通りとなり、この僅かな補給分仕事量集計で吐出圧に達すること。  
２．供給動力は上表補給分仕事量合計で1ｓ1往復故617.509kg-cm/sとなること。  
３．この正味供給分到達力も夫々前のシリンダから初圧を受ける為、始め零から始まり圧縮距離に正比例しシリンダエンドにて最大到達力に至ること。  
４．シリンダの両エンド圧縮限（最大到達力）位置ではフライホイール回転方向荷重はこの軸と、シリンダ荷重方向が一直線になることによって、負荷全量をこの軸が負担、駆動源負荷が零で終り零からスタートすること。  
５．4番目シリンダの仕事量の台形を面積等しい3角計算（図4参照）には、一般的フライホィール効果で特性上問題ないこと。【００８２】
シリンダユニットの使用本数が4本と少ないので、合計推定実効率は0.7のままとし、浮力回収の場合、中心間の距離は1.6ｍと短く調整も容易であり、浮揚速度0.4ｍ/sと低速のため、効率0.8、発電機の変換効率0.75〜0.8（メーカ）より、ここでは0.8x0.75=0.6と仮定した。
注意事項：  ST22の差圧は0.0122 kg/cm2(水柱12.2cm相当）のため、水槽上面拡幅水面は1.94ｍに対し、水柱換算+8−2 cm以内に管理する。【００８３】
表２  シリンダ2本セット水深1.94ｍ芯々1.6ｍの仕事量及び出入り動力計算書(表中区分ない数値はヘッド側を示し、ENは仕事量の略である)
（シリンダ径φ320断面積、ヘッド側322 xπ/4=804.25 cm2、ロッド側（322−5.62）xπ/4=779.62 cm2、STは26・22の2本組合せ）。【００８４】
【表２】
2011065569.tif 000004
【００８５】
吐出位置： この項は表１と一致の為省略。
計算入力：  1s1往復であるので、491.4017+506.9262＝998.3279kg-cm/s=9.9833kg-m/s=0.097875kw故に、計算効率は0.6677/0.097875=6.82倍
表３  シリンダ1本セット水深1.94ｍ芯々1.6ｍの仕事量及び出入り動力計算書(表中区分ない数値はヘッド側を示し、ENは仕事量の略である)
（シリンダ径φ320断面積、ヘッド側322 xπ/4=804.25 cm2、ロッド側（322−5.62）xπ/4=779.62 cm2、STは26の1本）。【００８６】
【表３】
2011065569.tif 000005
【００８７】
吐出位置： ST22の吐出圧は水深1.94ｍから1.194kg/cm2、吐出体積：20910.4/1.194=17512.9cc圧縮距離17512.9/804.25=21.78cm故、圧縮側から  
26-21.78=4.22cmの位置で吐出開始する、この要する仕事量は156.0245(4.22/2+21.78)=3727.4253kg-cm(上表最下段計算、他は表通り)です。計算入力  1s1往復ですので3613.2736+3727.4253＝7340.6989 kg−cm/s=73.407kg−m/s=0.71968kw故に、計算効率は0.6677/0.71968=0.93倍
ここで、注目されたいことは、シリンダ本数増で無段入力軽減し効率改善するが出力に変化がないことである。この表１〜３はその一例となり、これは正しく、圧縮と浮力には梃子リンク式に直接関係がないことに起因し、一般のエネルギー理論計算や仕事率計算等も通用しない、従って、本項の通り圧縮・浮力計算は別々個別にしないと結果は出ないことと、仕事率計算では効率1以上にはならないと言うことである。
表４  ロットレスシリンダ33本セット水深48ｍの仕事量及び出入り動力計算書(この表は、理論的説明を目的に、計算手法のみの1例を示し
シリンダ径φ100断面積102ｘπ/4=78.5398 cm2トロークは下記組合せ、圧縮機構は1秒1往復2回吐出を4バケット配分計算（ENは仕事量）【００８８】
【表４】
2011065569.tif 000006
【００８９】
(この計算は摺動保証速度無視した理論計算説明用で、全てのシリンダを大径にし、体積同じなら、条件変わらずに摺動速度は下げられる)
吐出位置：  ＳＴ26の吐出圧は水深48ｍから絶対圧5.8kg/cm2となり、この圧力に達すると、この圧縮空気は水槽底部から吐出開始する。その位置は、11781/5.8/78.5398=23.2cmで（78.5398はシリンダ断面）、圧縮側からピストンが26−23.2=2.8cm移動位置で吐出開始する。
最終ST26の1回吐出に要する仕事量は2.4347(2.8/2+23.2)=59.8936kg-cmで、以外は上表()内説明通りである。
計算出力：  水深吐出体積は11781/5.8=2031.2cc、平均体積は(2031.2+11781)/2=6906.1cc、バケット2個に配分1個当り平均浮力は6.9061/2=3.453kg、 有効バケット数482個の浮力総計は、3.453ｘ482＝1664.37ｋｇ、浮揚速度0.4ｍ/sと仮定でき、出力は1664.37ｘ0.4＝665.748kg-m/s=6.527kwとなる。
供給動力：  672.306kg-cm=6.72306kg-mこの2回/1sで6.72306ｘ2＝13.4461ｋｇ-ｍ/s=0.1318kw 
計算効率：  従って、計算効率は6.527/0.1318=49.52倍と50倍に至る。  【００９０】
表５  シリンダ2本セット水深0.9ｍ芯々0.5ｍの仕事量及び出入り動力計算書（基礎データ検証用）
（シリンダ径φ100断面積ロッド側（102−2.52）xπ/4=73.63 cm2、102 xπ/4=78.54 cm2、STは16.6と15.6の2本組合せ、本表のENは仕事量）。【００９１】
【表５】
2011065569.tif 000007
【００９２】
吐出位置：1303.76/1.09/78.54=15.23cmで吐出開始、 15.6-15.23=0.37cm、 供給NEは2.03398 x(0.37/2+15.23)=31.3538kg-cm
供給：(31.7536+33.8711）=65.6247kg-cm/s=0.656247kg-m/s=6.434w（下記出力を含め理論計算値の実検検証が本機の目的です）。
出力： 吐出体積、ロッド側1222.26/1.09=1121.34cc、平均は1171.8cc、浮力は1.1718kg、ヘッド側 1303.76/1.09=1196.1cc平均は1249.9cc
浮力は1.249.93kg、浮力平均は(1.1718+1.24993)/2平均浮力は1.2109kg、有効バケット数が6故4で割切れない為、1.2109-1.1718＝
0.039最大0.039ｘ2＝0.078kgのアンバランスが生ずるが無視、合計1.1718+1.2499=2.4217kgであり、これを4バケット等分すると2.4217/4=0.6054kg、0.6054ｘ6＝3.6325kgとなり、実験検証作業は人手対応可能範囲、基礎資料の全てを整えることができ、先々の高精度設計に寄与する。速度0.4ｍ/sでの出力は3.6325ｘ0.4=1.453kg-m/s=14.245w、計算効率は14.245/6.434=2.21倍となる。【００９３】
以上を1本のシリンダの場合  出力は同じで、供給動力は下表の結果となる。【００９４】
【表６】
2011065569.tif 000008
【００９５】
吐出位置  1303.76/1.09/78.54=15.23cmで吐出開始、 16.6-15.23=1.37cm、 供給NEは7.0686 x(1.37/2+15.23)=112.4968kg-cm
供給： 出力は同上の上、供給は105.464+112.4968=217.9608kg-cm/s=2.1796kg-m/s=21.3687w、効率は14.245/21.3687=0.67倍。
表７  シリンダ13本セット2組搭載、水深3.54ｍ芯々3.2ｍの仕事量及び出入り動力計算書。
ヘッド側202 xπ/4=314.16 cm2  ロッド側（202−42）xπ/4=301.59 cm2下表内数値はヘッド側を示す（本表のENは仕事量を示す）。【００９６】
【表７】
2011065569.tif 000009
【００９７】
到達圧：  各々次のシリンダ体積に押込むのに要する終点位置最大圧力で、最初の体積（11938ｃｃ）/各々次体積＝最初のST（38cm）/次STとなる。
差圧：前のシリンダが押込んだ圧力から次にシリンダに押込む最終位置圧力差で、各々の到達圧−前の到達圧で算出される。
最大荷重：上記から単純に圧力差ｘ断面積である（尚、以下のENは単位時間当りにすればエネルギーになるが、ここでは仕事量の略称）。
要するEN：  次のシリンダに押込むに要する1つ前から受けた利得分を含む合計必要仕事量で、各々の最大荷重ｘST/2で算出される。
利得EN：「気体内は全て同圧」の原理、前のシリンダに与えた押圧は、断面同じ為、常に同押力でピストン間の空気を介し助勢利得仕事分で、前シリンダの要する仕事量ENに対し、各々のST/前STの割合で利得仕事として自動的に受け取る、これが本発明の理論である。
清算EN：必要仕事量−前シリンダから受けた利得分で、各々の正味補給を要する仕事量である（−分は揺動アームに還元入力軽減に貢献する）。
正味供給分の到達力：上記正味補給を要する仕事量分に限る各々シリンダエンド最大押付力で、供給動力源仕様は別紙伝動特性を含め、これを持って決定し、清算ＥＮx2/STで算出される。尚、最終シリンダの1.354 kg/cm2は吐出圧で、要する仕事量は下記特例計算になる。
設計基本方針：設計は1往復/1s、同じ機構を180度変位、水槽両側面に2台を単一駆動源で取付け計4回吐出分を4バケットに等配分する。
吐出位置計算：最終ST28.5の吐出開始位置は11938/1.354(吐出圧)/314.16(断面)=28.06cm、圧縮側から28.5-28.06=0.44cmの位置となる。
吐出に要す仕事量：従って、最終シリンダST28.5の要する仕事量ＥＮは6.49274 (0.44/2+28.06)=183.6147kg-cm、以外計算は上表通りである。
平均浮力：大気圧体積ロッド側は11938ｘ301.59/314.16(断面積比)=11460cc 故、ヘッド側合せた平均は(11938+11460)/2=11699ccから吐出部での平均体積11699/1.354=8640ccこの平均体積は(11699+8640)/2=10169.5cc、1ｓ計4回吐出で1バケット当り平均浮力10.17kgとなる。
回収動力：有効バケット34個、浮力計10.17x34=345.78kg浮揚速度0.4m/sで出力は345.78x0.4=138.3kg-m/s=1.356kw、減速変換効率合せ0.6  0.6x1.356=0.8136kw が推定正味回収出力動力となる。  
供給動力：(98.82+102.94)x2=403.52kg-cm/s=4.0352kg-m/s=0.03956kw  供給実効率0.7と推定仮定し0.03956/0.7=0.0565kwである。
入出動力：以上結果から市販電動機・発電機から供給は60ｗ  出力は400ｘ2＝800ｗ  従って、推定実効率は800/60=13.33倍となる。
伝動特性：この圧縮機構のフライホィ―ル伝道特性について、 
連続運転時はフライホィ―ル伝道特性として、正味供給分の最大到達位置で必要トルクフラホィール軸が全量負担、原動機負荷は零になることに着目、この伝動特性検討結果にて、上記供給動力は実際、尚、軽減される。
運転準備：  水槽に必要量の水を満した後、吐出口上の縦1列全てのバケットに適性量の空気を満たす(発電機無負荷)方法として、
・  本装置駆動源はブレーキ付きとし、バケット容量に約1/3の余裕があり、本装置規模では最下部バケット1個に浮力15kg分の空気供給可能のため始動する、始動にて水槽中継軸取付けの電磁クラッチ・バケット1個送りセンサ、及び、シリンダエンドセンサでブレーキ付き駆動源とを制動制御、浮揚速度無関係にこれを少々余分に繰返す事で、全て一定所定量にてほぼ平均化される。
・  以上の制御は、本装置圧縮機構は殆ど連続吐出でシリンダ片道2バケットに等分の為、1回目吐出以外はバケット2箇ずつの断続送りです。
・  但し、バケットの中心距離が大きくなり1個で始動しない場合、停止位置を調整し、バケットの縁に吐出空気を当て2分配して倍の浮力とする。
注意事項：２組の圧縮装置を搭載して各180度毎に吐出させる際、位相90度変位が一般的と思われるが、中間位置で他方が最大、結果最大は上表正味供給分の到達力の1.5倍になる、対して、180度変位は伝動特性から両端で原動機必要トルクが零となる、最大2組の圧縮装置を組合せると、ヘッド・ロッド側合計の1倍で済み、多少でも両端吐出平均化180度変位が最適となる、今後の商品化販売促進に当り、この供給は60ｗで正味回収動力800ｗを実証でき、効率は2桁倍になると考える。【００９８】
表８  シリンダ4本セット2組搭載、水深1.34ｍ芯々1ｍの仕事量及び出入り動力計算書
（シリンダ径φ140断面積ロッド側（142−42）xπ/4=141.372cm2、142xπ/4=153.938 cm2、ストロークは16.6〜24の下記組合せ）。【００９９】
【表８】
2011065569.tif 000010
【０１００】
基本方針：設計は1往復/1s、同じ圧縮機構2組を180度変位、水槽両側に駆動源共通単一で取付け計4回吐出分を4バケットに配分する。
吐出位置：ST14.8の吐出位置2555.4/1.134/153.938=14.64cm、故に圧縮側から14.8−14.64=0.16cmで吐出開始する、この値は一見少ないが、吐出圧との差1.134−1.123784＝0.0102 kg/cm2で水柱差換算10.2ｃｍに相当し、水槽上面拡幅対策にて水面管理は可能としており、最終シリンダに入らず通過吐出（図4参照）することはなく、安全確実に機能する。
吐出仕事：最終シリンダの供給ENは1.905506x(0.16/2+14.64)=28.049kg-cm（以外は表記通りの計算となる）
計算供給：33.6657+30.9146=64.58326kg−cm/s=0.65483kgm/sの2組で0.65483ｘ2＝1.30966 kgm/s＝0.01284kw=12.84w
計算出力：水槽大気圧側(2555.4+2346.8)/2=2451.1cc、正確には吐出から下側バケットで受取る位置の深さは1.18ｍであり、この平均体積は2451.1/1.118=2192.4cc1バケット平均浮力は、（2.4511+2.1924）/2＝2.322kg有効バケット数12個浮力総計2.322ｘ12＝27.86kg浮揚速度0.4ｍ/s出力は27.86ｘ0.4=11.144kg-m/s=0.10925kw=109.25wである。
実効率：供給は12.84/0.7=18.34w、出力109.25ｘ0.6＝65.55ｗ、この結果から、一般的には該当市販電動機から25ｗ、発電機は65ｗ、実効率は、65/25=2.6倍となる。
伝動特性：圧縮限界両端において、揺動アームからの反力を、フライホィール軸がその全てを受け持ち電動機に負荷が掛からないこと等を考慮すると、電動機は6ｗでよく、実効率は65/6=10.83倍となる。【０１０１】
表９  圧縮空気回帰式発電装置シリンダ吸引方式(図11を表示整理した)
シリンダ4本セットの仕事量及び出入り動力計算書(表中区分ない数値はヘッド側を示し、ENは仕事量の略である)
（シリンダ径φ320断面積、ヘッド側322 xπ/4=804.25 cm2、ロッド側（322−5.62）xπ/4=779.62 cm2、STは26〜22の4本組合せ）。【０１０２】
【表９】
2011065569.tif 000011
【０１０３】
基本方針及び説明   
1.  この設計の前提は、水槽を用いない、1往復/1s2回切替える(本項計算手法は全て吸引方式を採用する）。
2.  最下流シリンダユニットは出力専用、揺動アームに結合しない、等速化は発電機側フライホイールで確保する。
3.  この場合でも＃4シリンダは＃1シリンダの吸引により、＃4シリンダにて＃3シリンダに対する吸引は、揺動詞アーム結合と同等の吸引力が保持することができる。
4.  ＃1シリンダの＃4シリンダからの吸引効果は大気圧吸引と異なり始め1.181818 kg/cm2の圧力があり、終点で1に戻る現象は正しいが、力の不要箇所で最大、必要な所で1に戻る、そして、到達圧40.21kgの三角分は無仕事空気移動で無関係ながら、交点Ａまではその必要とする仕事を助勢する効果がある、これを超える上部分は揺動アーム拘束で速度上昇もないので、動力として再生せず無駄な力となる、補給を要する仕事は助勢、三角全てに対する交点Ａ以降の面積比は0.39、これを上記表＃1シリンダの下段にて計算した。
5.  この結果、＃4シリンダの外部出力動力はヘッド側2549.635kg-cmで、補給分は82.1297 kg-cm、よって、計算効率は2549.635/82.1297=31.03倍である。
6.  これは物理計算上1ｓサイクルでの出力は2549.635+2549.635ｘ779.62/804.25（断面積割合）=5021.2kg-cm/s=50.212 kg-m/s=492w供給は79.6145+82.1297＝161.744kg-cm/s=1.6174 kg-m/s=15.868wとなる。
7.  以上の計算は、「吸引方式」で行っているが、この無仕事空気移動効果は極めて高いことを証明している。【０１０４】
表１０は、圧縮空気回帰式発電装置シリンダ吸引方式の結果を示す。【０１０５】
シリンダ2本セットの仕事量及び出入り動力計算書(表中区分ない数値はヘッド側を示し、ENは仕事量の略)
（シリンダ径φ320断面積、ヘッド側322 xπ/4=804.25 cm2、ロッド側（322−5.62）xπ/4=779.62 cm2、STは26・22の2本組合せ）。【０１０６】
【表１０】
2011065569.tif 000012
【０１０７】
基本方針及び説明   
1.  この設計の前提は、水槽を用いない、1往復/1s2回切替える(本項計算手法は全て図4・13吸引方式を採用している)。
2.  最下流シリンダロッドは出力専用、揺動アームに結合しない、等速化は発電機側フライホイールで確保、供給側も同機構使用可能となる。
3.  この場合でも＃4シリンダは＃1シリンダの吸引により、＃4シリンダにて＃3シリンダに対する吸引は、揺動詞アーム結合と同等の吸引力が保持できる。
4.  ＃1シリンダの＃4シリンダからの吸引効果は大気圧吸引と異なり始め1.181818 kg/cm2の圧力があり、終点で1に戻る現象は正しいが、力の不要箇所で最大、必要な所で1に戻る。到達圧123.71kgの三角分は無仕事空気移動で無関係ながら、交点Ａまではその必要とする仕事を助勢する効果がある、これを超える上部分は揺動アーム拘束で速度上昇もないので、動力として再生せず無駄な力となる、補給を要する仕事は助勢22.52の三角全てに対する交点Ａ以降の面積比は0.73、これを上記表の＃1シリンダの下段にて計算した。
5.  この結果、＃4シリンダの外部出力動力はヘッド側1608.519kg-cmで、補給分は213.71 kg-cm、よって、計算効率は1608.519/213.71=7.53倍となる。
6.  これは物理計算上1ｓサイクルでの出力は1608.519（1+779.62/804.25（断面積割合）=3167.8kg-cm/s=31.678 kg-m/s=310.57w、供給は213.71ｘ
（1+779.62/804.25）＝420.88kg-cm/s=4.2088 kg-m/s=41.263wとなる。
・  以上の計算は、「吸引方式」で行っており、この無仕事空気移動効果は極めて高いことを証明している。
8.  シリンダ1本の場合も参考までに示している。【０１０８】
表１１  シリンダ2本セット水深0.911ｍ芯々0.5ｍの仕事量及び出入り動力計算書（基礎データ検証用）
（Wロッドシリンダ径φ100断面積（102−2.52）xπ/4=73.63 cm2、STは16.6と15.6の2本組合せ）。【０１０９】
【表１１】
2011065569.tif 000013
【０１１０】
吐出位置：  1222.26/1.0911/73.63=15.21cmで吐出開始、 15.6-15.21=0.39cm、供給NEは1.98782 x(0.39/2+15.21)=30.62237kg-cm
供給：32.9826ｘ2=65.9652kg-cm/s=0.659652kg-m/s=6.467w（下記出力を含め理論計算値の実検検証が本装置の目的である）。
出力： 吐出体積部、1222.26/1.0911=1120.21cc、平均は（1222.26+1120.21）/2=1171.24cc、この吐出2回/1sを浮揚速度0.4m/sゆえ、4バケットに配分すると、1172.24ｘ2/4=586.12cc、この平均浮力は0.5861ｋｇ、有効バケット数が6個故、合計0.586ｘ6=3.516kgとなり、実験検証作業は人手対応可能範囲、理論以外の基礎資料の全てを整えることができ、先々の高精度設計に寄与する。速度0.4ｍ/sでの出力は3.516ｘ0.4=1.2606kg-m/s=12.359w、計算効率は12.359/6.467=1.91倍となる。【０１１１】
これを1本シリンダで実行の場合、出力は同じで、供給動力は下表の結果となる。【０１１２】
【表１２】
2011065569.tif 000014
【０１１３】
吐出位置：1222.26/1.0911/73.63=15.21cmで吐出開始、16.6-15.21=1.39cm、 供給NEは6.70769 x(1.39/2+15.21)=106.68581kg-cm
供給出力：出力は同上の上、供給は106.6858ｘ2=213.3716kg-cm/s=2.1337kg-m/s=20.9186w、効率は12.359/20.9186=0.59倍。【０１１４】
表１３  シリンダ2本セット1本駆動方式の仕事量及び出入り動力計算書（基礎データ検証用試作機）
シリンダ径φ100断面積ヘッド側78.54 cm2、ロッド側（102−2.52）xπ/4=73.63 cm2、STは16.6と15.6の2本組合せ。【０１１５】
【表１３】
2011065569.tif 000015
【０１１６】
出入り仕事量について1サイクル/ｓにて計算する。
供給合計：20.8936+19.5874=40.481kg-cm/s=0.40481kg-m/s=3.9687w（下記出力を含め理論計算値の実検検証が本装置の目的である）。
出力合計：76.085 kg-cm/s＝0.76085 kg-m/s=7.4593w、計算効率は7.4593/3.9687=1.88倍となる。但し、この試作機には発電機側フライホィールがないので平均化効果はないと思われる。【０１１７】
検証実験手順
検証実験はシリンダ2本で、2本目は出力専用と揺動アームに結合しないので、出力は1本目そのまま0〜2.505 kgまで変化する。
この出力をフライホィール各回転角度毎に出力シリンダ位置で計測すると、ヘッド側2.505kgロッド側2.349 kgになる（具体的計測はロッドブロック取付用Ｍ6ボルトでＦＢなど共締め横に振る等してシリンダに当たらないよう凧糸を掛け、滑車を介して錘を垂らす）。【０１１８】
この計測は単純ですが、実効率について、ここまでの推定の域を脱すると共に、現象掌握確認できる、極めて重要な基礎固め実験である。【０１１９】
この検証実験装置には、発電機を用いていない。従って、発電機側フライホイールも存在しないので、出力荷重平均化連続運転をすることができるが、定トルク減速モータ25ｗ2000ｒｐｍを用い、2000ｘ3/25=240rpm(3w)にて240/7.5=32rpmこれをスプロケット増速32ｘ32/17(実装スプロケット歯数)=60.23ｒｐｍ（実用装置は60ｒｐｍを超えない）で連続運転実験し、振動騒音・逆止弁クラッキング対策機能効果、低摺動抵抗グリス・ＬＭガイド効果など体感計測する。
このモータ回転数を160ｒｐｍにすれば2ｗとなりますが、100ｒｐｍ以下は回転不安定となり不可能であった。【０１２０】
表１４  シリンダ2本セット1本駆動方式の仕事量及び出入り動力計算書（基礎データ検証用試作機）
シリンダ径φ100断面積ヘッド側78.54 cm2、ロッド側（102−2.52）xπ/4=73.63 cm2、STは16.6と15.6の2本組合せ。【０１２１】
【表１４】
2011065569.tif 000016
【０１２２】
本件の基本は、押込方式であり、＃1シリンダの押込みシリンダが複数の場合の利得相当分で＃2シリンダから出力する、これを整理したものが上表で、以下これを1サイクル/ｓにて計算する。
供給合計：  41.7873+39.1749=80.9622kg-cm/s=0.809622kg-m/s=7.9375w（下記出力を含め理論計算値の実検検証が本装置の目的である）。
出力合計： 39.27+36.815（断面積比）＝76.085 kg-cm/s＝0.76085 kg-m/s=7.459w、計算効率は7.459/7.9375=0.94倍となる。【０１２３】
検証実験手順
検証実験はシリンダ2本で、2本目は出力専用とし揺動アームに結合しないので、外部出力は1本目そのまま0〜5.0346 kgまで変化する。
この出力をフライホィール各回転角度毎に出力シリンダ位置で計測すると、最大値はヘッド側5.0346kgロッド側4.7199 kgになる（具体的計測はロッドクランプ取付用Ｍ6ボルトでＦＢなど締め横に振りシリンダに凧糸が当たらないように掛け、滑車を介して錘を垂らす）。【０１２４】
具体的には、これらの回転角15度毎錘重量・フライホィール外周接線力計算値に付いて示した。
この計測は単純ですが、実効率について、ここまでの推定の域を脱すると共に、現象掌握確認できる、極めて重要な基礎固め実験である。
この検証実験装置には、発電機を用いていない、従って、発電機側フライホィールも存在しないので、実動機と異なり、出力荷重平均化する連続運転は出来ませんが、構わず定トルク減速モータ25ｗ2000ｒｐｍを用い、2000ｘ3/25=240rpm(3w)にて240/7.5（ギヤ減速比）=32rpmこれをスプロケット増速32ｘ32/17(実装スプロケット歯数)=60.23ｐｐｍ（実用装置は60ｒｐｍを超えない）で、玉型弁は逆止弁に代えて連続運転実験し、振動騒音・逆止弁クラッキング対策機能効果、低摺動抵抗グリス・ＬＭガイド効果など体感計測する。【０１２５】
このモータ回転数を160ｒｐｍにすれば2ｗとなるが、100ｒｐｍ以下は回転不安定となりこれ以下は実験不可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
上述した実施例では、本発明に係る空気圧縮装置を、発電装置に適用した場合について述べたが、このような実施例に限定されず、通常のコンプレッサー、水中に空気を供給する（爆気）ためのコンプレッサー等としてあらゆる分野に利用することができる。
本発明の種々の好ましい実施例が述べられてきたが、本発明は、これら実施例に限定されず、種々の変形および変更がこれら実施例になされ得ることを理解されたい。
【図１】
2011065569.tif 000017
【図２】
2011065569.tif 000018
【図３】
2011065569.tif 000019
【図４】
2011065569.tif 000020
【図５】
2011065569.tif 000021
【図６】
2011065569.tif 000022
【図７】
2011065569.tif 000023
【図８】
2011065569.tif 000024
【図９】
2011065569.tif 000025
【図１０】
2011065569.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成24年6月20日(2012.6.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】空気圧縮装置、これを用いた発電装置および発電装置のための駆動装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気を高圧力で圧縮することができる空気圧縮装置、これを用いた発電装
置およびこの発電装置のための駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、種々の動力を用いた発電装置が開発されてきた。例えば、特開２００８−３
０３８６５号公報には、水中に循環するように配置された複数のバケットと圧縮空気を水
中に放出するコンプレッサーとを有し、コンプレッサーによって水中に放出された空気を
バケットに留め、このバケットに溜められた空気の浮力によってバケットを水中で駆動し、この駆動力を利用して発電機を回転させるようにしている。
【０００３】
このような従来の発電装置では、発電機を大きなトルクで回転するためにはバケット
の強い駆動力、換言すると、ベケットの大きな浮力を得るために水深の深い箇所から空
気を放出する必要がある。しかし、水深の深い箇所では、水圧が高いため、空気を高い
圧力で圧縮して出力しなければならない。
従って、空気を水中に放出するコンプレッサーが必然的に大型化され、あるいは高いパワーを出力することが必要となる。このような状況では大きな発電を得るためには高いエネルギーを有するコンプレッサーが必要になるが、コンプレッサーのエネルギーを大きくするには限界があるし、反面、コンプレッサーのエネルギーを適度に設定した場合には、発電効率が極めて低いという問題があった。
【０００４】
一方、発電装置の分野に限らず、種々の技術分野に応用されるように、大気を導入して高圧力の圧縮空気を排気あるいは大きな力を出力することができる空気圧縮装置が要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０３８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上述の如き従来技術の問題点を解消し且つ上記要望に応えることが
できる高いエネルギー効率を有する空気圧縮装置、これを用いた、発電効率が高い発電
装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一実施例に係る空気圧縮装置は、それぞれがシリ
ンダとピストンとを有する複数のシリンダユニットと、これ等複数のシリンダユニットのそれぞれのピストンに連結され、それぞれのピストンを同時に駆動するピストン駆動機構とを備えている。
【０００８】
複数のシリンダユニットのそれぞれのシリンダは、所定の長さのシリンダ孔を有し、それぞれのピストンは、シリンダ孔をその長手方向の一側に第一の空間を形成し他側に第二の空間を形成するようにシリンダ孔内を往復移動するように配置されている。
【０００９】
複数のシリンダユニットは、最上流に位置し大気に連通する最上流シリンダユニット
から、最下流に位置し供給部に連通する最下流シリンダユニットまで順次接続され且つ上流側に位置するシリンダユニットの第一の空間が下流側に位置するシリンダユニットの第二の空間に連通するように、互いに接続され、複数シリンダユニットの容積は、最上流シリンダユニットから最下流シリンダユニットまで除々に小さくなるように設定されている。更に、本発明に係る発電装置は、上記空気圧縮装置を用いて発電機を駆動するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】  本発明の第1実施例に係る発電装置を示す概略構成図である。
【図２】  第１実施例における発電装置の構成を示す正面図である。
【図３】  図２に示された発電装置の側面図である。
【図４】  図2に示された発電装置における空気圧縮装置を示す側面図である。
【図５】  図４に示された空気圧縮装置の平面図である。
【図６】  図4に示された空気圧縮装置の構成の拡大図である。
【図７】  本発明の第2実施例に係る発電装置の正面図である。
【図８】  図７に示された発電装置の側面図である。
【図９】  図７に示された発電装置の平面図である。
【図１０】図７に示された発電装置を構成する空気圧縮装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を実施するための形態について以下に詳しく述べる。
【実施例１】
【００１２】
図１乃至図３は、本発明に係る空気圧縮装置を利用した発電装置の第１実施例の構成を概略的に示す。なお、本発明に係る空気圧縮装置は、発電装置に利用されることに限定されず、圧縮した空気を利用して任意の装置を駆動させるように適用してもよい。
【００１３】
図1に示すように、第１実施例における発電装置は、発電機１６（図３参照）と、こ
の発電機１６を駆動する駆動装置３０とこの駆動装置を駆動する空気圧縮装置２０とを備えている。
【００１４】
この駆動装置３０は、この第1実施例では、回転機構５０からなっている。この回転機構５０は、流体、例えば、水が充填された水槽１０と、この水槽内に移動可能に設けた複数のバケット１４と、これらバケット１４を支持するバケット移動機構２８とを備えている。
【００１５】
水槽１０は、図１乃至図３に示すように、例えば、上下方向に延びる縦型の形態を有
し、複数のバケット１４は、バケッと移動機構２８によって上下方向に移動可能である。このバケッと移動機構２８は、水槽１０の上方向に配置された上部スプロケット１１と水槽の下方向に配置された下部スプロケット１２とこれら上部スプロケット１１および下部スプロケット１２の掛け渡されて複数のバケット１４を取り付けたチェ―ン１３とを備えている。バケット１４は、チェ―ン１３の長手方向に沿って連続して取り付けられている。
【００１６】
複数のバケット１４を、水中で浮力によって駆動するため、空気圧縮装置２０（図１）
によって水槽１０の水中に空気が導入される。この空気圧縮装置２０は、水槽１０の下部に設けられた吐出口２３を有し、弁機構２９を介して吐出口２３から水中に圧縮空気を導入する。この水中に導入された空気はバケット１４内に収納されバケットに浮力を付与する。この空気の浮力によって、図１中矢印で示すように、バケット１４が上方に移動し、これによってチェ―ン１３が水中内を上方に向かう方向と下方に向かう方向とに移動し、上部スプロケット１１と下部スプロケット１２とを回転させる。このように、バケット１４が浮力によって水中を移動しチェ―ン１３を介して上部および下部スプロケット１１、１２を回転させることができる。
【００１７】
上部スプロケット１１には、水槽１０に回転可能に取り付けられた回転軸１５がチェ
―ン２６を介して連結され、この回転軸１５には、図３に示すように、伝動機構２７を介して水槽１０の外側の下方に配置された発電機１６に連結されている。この伝達機構２７は、概述すると、回転軸１５に取り付けられたスプロケット２７ａと中間機構２７ｂを介して発電機１６の回転軸１６ａに取り付けられたスプロケット２７ｃに掛け渡されたチェ―ン２７ｄとを有する（図３参照）。このように、バケット１４およびチェ―ン１３が水中で移動することに伴ってスプロケット１１、１２が回転され、これによって、発電機１６が回転され、発電されることとなる。尚、特に図３は、実験を目的にし、回転軸１５前後には電磁クラッチ・ブレーキ・バケット１個送りセンサ・回転計付トルクメータ等，中には実用機には不要な部品も搭載複雑化している。
【００１８】
複数のバケット１４は、例えば、一方が開口し、他方が閉塞している容器体から成っ
ている。各バケット１４は、図２の符号１４ａに示すように、上方に向かう方向に移動する際には開口部が下方に向き、符号１４ｂに示すように下方に向かう方向に移動する際には開口部が上方に向くように形成されている。従って、水槽１０の下部に設けられた吐出口２３から吐出された空気は、開口部が下方を向いた状態のバケット１４内に収容されることとなり、バケット１４から空気が漏れることが抑制される。従って、上述の如く、バケット１４には浮力が発生し、上方に移動してチェ―ン１３を回転させることができる。一方で、バケット１４が水面Ｗ付近の上方に移動して下方に向かう方向に移動し始めると、バケット１４の向きが反対向きとなり、開口部が上方を向く。ここで、バケット１４が最上部に位置するとき、バケットが水面から出るように、水槽１０に充填された水の水面ｗと上部スプロケット１１の位置が設定されていることが必要である。バケットが水面から出るときバケット１４内の空気は大気中に放出される。
【００１９】
尚、この第1実施例では、複数のバケット１４は、一部重なるようにチェ―ン１３装
備されている。具体的には、図２に示すように、バケット１４の開口部に、隣り合って配置された他のバケット１４の開口部とは反対側の底部側が挿入された状態となるよう配置されている。つまり、バケット１４の間隔は詰めて配置されている。これにより、チェ―ン１３が回転することにより水中を進行するバケット１４の後方に発生した渦が、後続のバケット１４が進行するときの抵抗となることを抑制することができる。
【００２０】
図２に示すように、二つの空気圧縮装置２０が設けられそれぞれが駆動装置３０の各側に配置されているが、少なくとも一つの空気圧縮装置が設けられていればよい。
【００２１】
この空気圧縮装置２０は、図４および図6に示すように、複数のシリンダユニット１
００を備えている。これらシリンダユニット１００のそれぞれは、シリンダ２１とピストン２２とを有する。これら複数のシリンダユニット１００のそれぞれのピストン２２は、ピストン駆動機構１０１（図４）に連結され、このピストン駆動機構１０１によって同時に駆動される。このピストン駆動機構１０１は、それぞれのピストン２２に連結されたアーム２５とこのアームを駆動するアーム駆動機構５５とを有する。アーム２５は、その一端が水槽１０あるいは適宜のフレームに回転可能に取り付けられ他端部が揺動可能である（図４の円弧状の矢印及び図６参照）。アーム駆動機構５５は、図４に示すように、モータ２５ａによって回転される回転板２５cとこの回転板２５cの回転中心から偏った位置に一端が回転可能に取り付けられ他端がアーム２５に回転可能に取り付けられたロッド２５ｂとを備えている。モータ２５ａが回転すると、回転板２５ｃが回転され、この回転板の回転に伴って、ロッド２５ｂが往復移動され、アーム２５が揺動する。要するに、アーム駆動機構５５は、図４に示すように、駆動モータ２５ａの回転力をロッド２５ｂの往復運動に変換し、これによってアーム２５が揺動されることになる。
【００２２】
複数のシリンダユニット１００のそれぞれのシリンダ２１は、所定の長さのシリンダ
孔を有し、それぞれのピストン２２は、シリンダ孔をその長手方向の一側に第一の空間２２aを形成し他側に第二の空間２２ｂを形成するようにシリンダ孔内を往復移動するように配置されている（図６参照）。
【００２３】
複数のシリンダユニット１００は、図１に示すように、最上流に位置し大気に連通する最上流シリンダユニット１００Ｕから、最下流に位置し供給部、即ち、駆動装置３０に連通する最下流シリンダユニット１００Ｄまで順次接続され且つ上流側に位置するシリンダユニットの第一の空間２２ａが下流側に位置するシリンダユニットの第二の空間２２ｂに連通するように、互いに接続され、且つ複数のシリンダユニット１００の容積は、最上流シリンダユニット１００Ｕから最下流シリンダユニット１００Ｄまで除々に小さくなるように設定されている。
【００２４】
図示の実施例における空気圧縮装置２０では、図４に示すように、複数のシリンダユニット１００は、相互に平行になるよう並べて配置されている。また、図示の実施例では、各シリンダ２１は、内径つまり長手方向に対して垂直方向における断面積は同一であるが、長さがそれぞれ異なる、又は、長さが等しいが断面積が異なり。例えば、上流から下流に向かうにつれて、除々に容積を小さくなるように配置されている。換言すると、各シリンダ２１は、上流から下流に向かうにつれて、除々にシリンダ孔の容積は小さくなるように設定されている。尚、シリンダユニット１００は、ロッドレス又は両ロッドシリンダ使用の場合長手方向の中心が同一直線上に位置する、又は、片ロッドシリンダ使用の場合揺動アーム中心の両側左右交互順番に配置される。換言すると、複数のシリンダユニットを組み立てたとき、これらシリンダユニットは、それぞれの長手方向の中心線が同一線上に位置する、又は、使用シリンダによって、揺動アームの両側左右に交互順番に配置されている。
【００２５】
ここで、空気圧縮装置２０を構成するシリンダユニットの配置および接続状態が、図６に拡大して示されている。尚、図６では、シリンダユニットについて、上流（図６では下部）から３つのシリンダユニットのシリンダを、便宜上、符号２１，１２１，２２１で示す。図６に示すように、各シリンダ２１，１２１，２２１内には、シリンダ孔内を長手方向に一端側の第一の空間２２ａ，１２１ａ，２２１ａと他端側の第二の空間２２ｂ、１２２ｂ、２２１ｂに仕切ると供に、シリンダ孔内を往復移動するピストン２２，１２２，２２２がそれぞれ配置されている。
【００２６】
また、上記各ピストン２２，１２２，２２２は、アーム２５に、長手方向に沿ってそれぞれ連結されているので、アーム２５の揺動端側に連結された各ピストン２２，１２２，２２２は、すべてが同時に、同一周期にて、各シリンダ孔内を往復移動することとなる。つまり、ピストン２２，１２２，２２２は、各シリンダ２１，１２１，２２１内で同一の方向に移動することとなり、換言すると、すべてのピストン２２，１２２，２２２が同時に一端側あるいは他端側に移動することとなる。
【００２７】
また、上流した各シリンダ２１等は、それぞれ隣り合うシリンダ２１等同士の各ピストン２２等にて仕切られた第一および第二の空間２２ａ, ２２ｂ同士が連通するように、チェック弁２４を介して連結されている。具体的には、図６の最下端に位置する最長の第一シリンダ２１と、これより短い二番目の長さの第二シリンダ１２１とは、第一シリンダ２１の一端側の第一の空間２２aと、第二シリンダ１２１の他端側の第二の空間１２２ｂとが連通して、チェック弁２４を介して連結されており、また、第一シリンダ２１の他端側の第二の空間２２ｂと、第二の空間１２１の一端側の第一の空間１２２ａとが連通して、チェック弁２４を介して連結されている。このとき、各チェック弁２４は、第一シリンダ２１から第二シリンダ１２１に空気が流入するよう構成されている。この場合、第一シリンダ２１が上流側に位置し、第二シリンダ１２１が下流側に位置している。尚、他のシリンダも同様に、図６に示す上方側は下流側であり、シリンダの長さが短くなるほど、下流側に位置していることとなる。
【００２８】
上記と同様に、上流側に位置する第二シリンダ１２１と、下流側に位置する第三シリンダ２２１とは、第二シリンダ１２１の一端側の第一の空間１２２ａと、第三シリンダ２２１ｂの他端側の第二の空間２２２ｂとが連通して、チェック弁２４を介して連結されており、また、第二シリンダ１２１の他端側の第二の空間１２２ｂと、第三シリンダ２２１の一端側の第一の空間２２２ａとが連通して、チェック弁２４を介して連結されている。以下、他のシリンダについても同様である。
【００２９】
また、図示しないが、最下流側に配置されたシリンダ２１の一端側の第一の空間と他端側の第二の空間とは、それぞれ水槽１０内に伸びる吐出口２３に連通されている。従って、最下流側に配置されたシリンダ２１の一端側の第一の空間と他端側の第二の空間とに流入してきた圧縮空気は、ピストン２２の移動により、吐出口２３から水槽１０内に吐出され、バケット１４内に収容されることになる。
【００３０】
上述の構成において、各シリンダユニット１００のピストン２２をピストン駆動機構１０１によって同時に同一方向に稼動することで、上流側のシリンダ２１から下流側のシリンダ２１に空気が流入され、その度に、シリンダ２１内の空気が順次圧縮され、最下流のシリンダ２１から高圧力の空気を水中の吐出口２３からバケット１４に向かって吐出することができる。
【００３１】
次に、上述した発電装置の作用を説明する。まず、図６に示すアーム２５が、他端側（右側）から一端側（左側）に揺動駆動した場合には、最下段に示す第一シリンダ２１内のピストン２２も一端側に移動する。このとき、アーム２５の揺動によって、その上方つまり下流側に位置する第二シリンダ１２１内のピストン１２２も一端側に移動し、同様に、さらに上方つまり下流。側に位置する第三シリンダ２２１内のピストン２２２も一端側に移動する。このように、すべてのシリンダ２１内のピストン２２が、アーム３５の揺動端が移動した一端側に、同時に移動することとなる。
【００３２】
この結果、第一シリンダ２１のピストン２２に対して左側の空間つまり一端側の第一の空間２２ａ内の空気はピストン２２によって押し出され、下流側の第二シリンダ１２１の他端側の第二の空間１２２ｂ内にチェック弁２４を介して流入する。つまり、各シリンダ２１、１２１の各ピストン２２、１２２が当該各シリンダ２１、１２１の一端側に同時に移動したときに、上流側の第一シリンダ２１の一端側の第一の空間２１ａ内の空気が下流側の第二シリンダ１２１の他端側の第二の空間１２２ｂ内に流入する。このとき、第二シリンダ１２１の容積は第一シリンダ２１の容積よりも小さく形成されているため、第二シリンダ１２１に流入した空気は更に圧縮されることとなる。
【００３３】
同時に、第二シリンダ１２１のピストン１２２は、揺動しているアーム２５の駆動力に加え、他端側の第二の空間１２２ｂ内に流入した圧縮空気にて一端側に押される。すると、第二シリンダ１２１の一端側の第一の空間１２２ａ内の空気は、さらに下流側に位置する第三シリンダ２２１の他端側の第二の空間２２２ｂ内に流入する。このとき、上述と同様に、さらに下流側の第三シリンダ２２１内の容積は小さく形成されているため、第三シリンダ２２１に流入する空気はさらに圧縮されることになる。こうして上述した動作が、順次、下流側のすべてのシリンダに対して働くこととなり、下流の進むにつれて空気を除々に高圧力に圧縮することができる。
【００３４】
また、その後、上述とは反対側である各シリンダ２１等の他端側にピストン２２等が移動するようアーム２５が揺動した際には、各シリンダ２１等の上記とは逆の空間に、上流側から下流側へと順次圧縮された空気が流入することとなる。従って、常時、空気を圧縮することができる。
【００３５】
このように、上記空気圧縮装置では、複数のシリンダ２１等にて段階的に空気を圧縮することができる。このとき、上流側のシリンダ２１等から空気が流入される下流側のシリンダ２１等のピストン２２等は、上流側から流入する圧縮空気にてさらに下流側のシリンダに空気を押し出す方向に移動する力が付勢される。こうして、この圧縮空気によるピストンを押圧する力は、すべての下流のシリンダに装備されたピストンに伝達される。従って、複数のシリンダ２１等を用いることで、下流に進むむにつれて空気を圧縮できると共に、そのときに必要な力が上流側から流入してくる圧縮空気と共にさらに
付勢される。その結果、高い圧力に空気を圧縮する場合であっても、すべてのシリンダ２１等のピストン２２等に対して上流側のシリンダ２１等からの圧縮空気による押圧力が付勢されているため、アーム２５の駆動にてピストン２２等に付勢する力が少なくても、高圧縮の空気を得ることができる。つまり、エネルギー効率の極めて高い空気圧縮装置を実現することができる。
【００３６】
上述した空気圧縮装置２０からは、最上段つまり最下流に位置するシリンダ内の圧縮空気が、図２に示した吐出口２３から水槽１０内の底面付近に吐出される。すると、水槽１０内の底面付近では、上方に向かう方向に移動するよう開口部が下方に向いたバケット１４内に、吐出された空気が流入し、該当バケット１４内に溜められる。これにより、バケット１４には溜められた空気による浮力が発生し、チエーン１３を回転させることができる。このチエーン１３の回転によって、図３に示す発電機１６が回転され、発電が行われることとなる。なお、バケット１４が水面Ｗ付近の上方に移動して下方に向かう方向に移動し始めると、バケット１４の向きが反対向きとなり、開口部が上方を向く。これによりバケット１４内の空気は大気中に排出される。
【００３７】
以上のように、エネルギー効率のより高い空気圧縮装置にて圧縮した空気の浮力を用いて発電することで、発電効率も向上する。なお、上記構成においては、発電機を設けずに、空気の浮力を用いた回転駆動装置として利用することもでき、掛かる場合にも、エネルギー効率の向上を図ることができる。
【００３８】
この具体例に於ける空気圧縮装置を用いる発電装置を従来の発電装置と比較して言え
ることを整理すると、全てに優ることは、［設置場所不問＋場所あればそれなりの規模の装置を設置できる＋従って何処でも発電可能＋コンパクト＋連続断続運転選択自由+媒体は水と空気だけ」となる。尚、ここでは説明便宜上流体は一般的な［水と空気］として説明してきたが、気体との係りで比重を含め相性が合えば如何なる流体も選択でき、気体同士でも応用可能である。
【実施例２】
【００３９】
次に、本発明の第２実施例を、図６乃至図１０を参照して説明する。
【００４０】
この第２実施例における発電装置では、上述した第１実施例における発電装置と異な
り、浮力にて発電するものではなく、水槽を設けていない。その代わりに、空気圧縮装置２０におけるシリンダユニット群のうち最下流に位置する最も容積の小さいシリンダユニット３２１のピストンに回転変換機構６０が接続されている。この回転変換機構６０は、ピストンの往復運動の両方向を一方向の回転運動に変換して発電機１６を回転するように構成されている。この回転変換機構６０は、ピストンの往復移動に連動してシリンダユニット３２１の長手方向に沿って移動可能なスライドアーム３１と、このスライドアーム３１の移動を回転運動に変換するスプロケット・チェ―ン機構３３の２本と、２つのワンウェイクラッチ３２と、スプロケット・チェ―ン機構３３の回転を発電機１６に伝達する伝達機構６１とを備えている。この伝達機構６１は、ワンウェイクラッチ３２に接続されたシャフト３４と、このシャフト３４に接続されたチェ―ン３５とを有する。
【００４１】
具体的に、この実施第２例における空気圧縮機構２０では、図７から図１０、特に、
図１０に示すように、最下流に位置する最も容積の小さいシリンダ３２１内の圧縮空気を、最上流に位置する最も容積の大きいシリンダ３２２内に戻すよう吐出している。このとき、シリンダ３２１のピストンの往復動作に連動してスライドアーム３１が移動すると、スプロケット・チェ―ン機構３３のチェ―ンが回転することとなる。なお、２つのワンウェイクラッチ３２を用いることで、上記スライドアーム３１の往復動作を、スプロケット・チェ―ン機構３３が一定方向の回転に変換している。スプロケット・チ
ェ―ン機構３３による回転力は、伝達機構における、上方に伸びるシャフト３４に伝達され、当該シャフト３４が回転することで、これに連動して、上方に配置されたチェ―ン３５が回転する。このチェ―ン３５が回転することで、このチェ―ン３５に連結された発電機１６が回転し、発電することができる。
【００４２】
ここで、上記構成の発電装置では、最下流に位置するシリンダ３２１内から最も圧縮
された空気が最上流に位置するシリンダ３２２内に流入するよう排出されるため、最下流に位置するシリンダ３２１のピストンは、アーム２５の揺動駆動による力を必要としないで、最下流１本手前の押込みと最上流の吸引効果によって、往復可動することとなる。この第２の実施例では、このピストンの往復可動により発電しているため、エネルギー変換効率の高い発電装置であるいえる。
尚、上記構成に於いては、発電機を設けずに、空気の圧縮力を用いた回転駆動装置として利用することもでき、かかる場合にも、エネルギー効率の向上を図ることができる。
【００４３】
この装置の特徴は水槽を用いないこと、最下流シリンダに至った圧縮空気を最上流のシリンダが吸引回帰すること、最下流シリンダユニットのピストンを揺動アームに結合せず出力専用とし、一方向クラッチ・増速伝動系を介して直接発電機を駆動するようにしたことである。このため最下流シリンダは等速を要し一般的には、例えば、円筒カム等を用いるが、発電機側フライホィールが等速化効果を有するので、供給側伝動も円筒カムでなく、フライホィールを用いることが可能になった。
【００４４】
従って、水槽を用いない分軽量となり、空気圧縮特性を利用したフライホィール伝動
特性（詳細下記（００５４・５）参照）により極めて効率の改善をもたらすと共に、フライホィール伝動には両端に緩衝効果があり、円筒カム伝動比高速運転を実現することができた。尚、この際、低振動および低騒音の円滑な作動が得られた。
【００４５】
この場合、最下流シリンダロッドは等速運転を要するため、揺動アームを連結せず出
力専用、従って、内部供給仕事はない上、発電機側フライホィール効果によって等速移動する。気体特性と供給側フライホィール伝動特性とを合わせた相乗効率は極めて高く、シリンダの両端緩衝効果が加わり、ピストンの移動は高速で滑らか、且つ、低振動及び低騒音の運転を実現することができた。
【００４６】
ここで重要なことは、最上流のシリンダによる最下流シリンダ内圧縮空気の吸引と、
最下流手前の押込み効果によって、最下流シリンダを揺動アームと結合させるのと同等の効果をもたらす。尚、最下流シリンダは外部出力するのみならず、最上流シリンダの吸引とは言え始めは圧力を待っているので、正味補給分の過半を超える助成効果を発揮して、効率改善に貢献している。
【００４７】
一般的に計算効率は、空気漏れなど一切ないなど理想的状態を前提にした物理計算
である。これ等の現象補完の為に、図１０では配管系統図右下に図示した外部からフイルター経由空気の自動的補充を可能にしている。
【００４８】
ここで、物理計算効率が高い原因の一つには、同じ体積分の空気移動は仕事を要しな
いことにある。これに僅かな押込み補給を加えることで、次のシリンダに全空気量を移動させている。この繰返しで蓄積効果が得られている。
【００４９】
この具体例における空気圧縮装置を用いる発電装置も、又従来の発電装置と比較する
と、全てに優ることは、「設置場所不問+場所あればそれなりの規模装置が設置出来る+従って何処でも発電可能＋コンパクト+連続断続安定運転選択自由＋媒体は空気だけ」となる、上記「実施例1」と比較、水槽を要しないことから、その分軽量・シンプルになっている。
【００５０】
原則として、本発電装置では電力実使用量を低減することが出来新たな産業を興し地
域振興を、計りつつ、地球規模高度社会的要請に応えることができる。
【００５１】
上述したように、本発明に係る空気圧縮装置は、以上のように構成されることにより、
エネルギー効率の高い空気圧縮装置を実現することができ、さらに、これを用いることでエネルギー効率の高い回転駆動装置及び発電効率の高い発電装置を実現することができる。
【００５２】
ここまで、幾多述べてきた「本空気圧縮装置の効率関係及び特性関連」事項について纏めて説明する。
【００５３】
例えば、断面等しい最上流シリンダのストローク（以下STと記す）１５０ｃｍ、その下流ＳＴ１４０ｃｍの場合、上流ピストンを直動方式で、中の大気圧空気を下流に押込むことで、体積は（＝ＳＴ比＝１４０/１５０＝）０．９３３になる、これは供給した押込み仕事量の１００％を圧縮なるエネルギーに換え＃２内体積に収納されたことを意味する。同時に、＃２シリンダ・ピストンは＃１からこの圧縮空気自身を受取りつつ、この圧縮空気自身を介して同時同圧で反作用的に付勢される［利得伝播］仕事割合０．９３３を受取ったことになる。すると、＃１ピストンに押込みに要する仕事割合1の仕事供給により、＃2シリンダに与えた仕事量はこの圧縮分と利得伝播合わせた1.933となる。所謂、梃子リンク式伝動では１供給で1の仕事をなし、開放と供に残る仕事は無いが一般的、対し、本件この現象は、＃1ピストンに仕事量割合1供給で、＃２に圧縮なる仕事量割合1を加え抱えさせて圧縮空気自身を押込み、同時にこの圧縮空気自身を介して上記体積比０．９３３の利得伝播仕事を＃2ピストンに施す、この伝播分０．９３３も圧縮なる形で＃2ピストンから＃３への圧縮押込みに「要する仕事量」の過半分として有効に作用、共に圧縮なるエネルギーに換え残ることが根本的相違点である。
但し、当然のことながら、この＃３シリンダが無い場合（２本組構成）では、既に圧縮押込まれた空気の＃２ピストン反対側から、＃１に割合１の仕事供給により、＃２で０.９３３の外部出力仕事は果せるが、既に圧縮された空気が別な仕事をしない限り（単に大気放出では）これ以上にはならない。
【００５４】
空気（気体）圧縮特性とフライホィール（＝弾み車）伝動特性との組み合わせ。
同時同一周期一括作動が前提として、空気圧縮特性とフライホィール伝動特性とを組合せる効果は、シリンダ両端の圧縮限（最大到達圧力位置）、フライホィール回転角１８０・３６０°の位置で全てのシリンダ方向荷重がフライホィール２５ｃ軸・クランク伝動軸２５ｂ共に一直線上に重なることにより（図４参照）、フライホィール軸がこの水平方向荷重全量を負担、電動機の回転方向負荷は徐々に零に近づきつつ、必ず零に至って終り、零から反対側の圧縮をなだらかに始める。
このフライホィール一定回転角度毎の電動機負荷トルク曲線をグラフに示すと、全てシリンダの圧縮限両端＝ホィール回転角１８０°毎位置で零とする弓形となる。但し、この計算方法は周知広く普及の故に、ここではこの説明は省略とする。
所謂、シリンダの圧縮最大到達力位置で、その大小に係らず電動機の負荷トルクは、急激にではなく徐々に減少を重ねつつ必ず零になる、この効率改善に寄与する効果は極めて大きい。
のみならず、このフライホィール伝動には両端でなだらかに速度零になる緩衝効果があり、円筒カム比高速運転をすることが可能となった。所謂、振動騒音・摩擦慣性等各種抵抗損失までも極端に軽減し、シリンダ往復移動を滑らかにし高速運転も容易になる（最大到達力と合計付きなどの区別は下記【００６０】に示す、叉、この負荷加重は初圧側が到達力側を凌ぐことはシリンダ本数や圧縮割合組合せ等によって幾多事例が有ることに配慮されたい）。
【００５５】
零から圧縮をなだらかに始める、上記の反対側のスタート（初圧）側も、上記同様一直線上に重なることから、荷重の大小無関係に零スタートは当然である。
圧縮距離に比例して、次への押込み完了するシリンダエンドで合計最大到達力に至るのは、空気(気体)圧縮特性そのものであり、この両エンド共に、なだらかに減少零に終始する、合計最大到達力位置で電動機回転負荷及びシリンダピストン移動速度が零になる効果は、このフライホィール伝動特性にある。
因みに、前者は「拘束気体は何処も同圧・体積Ｖｘ圧力Ｐ＝一定」の常識的物理特性・原理、後者は周知「広く普及の公知機構でもある弾み車」の機構力学上基礎的常用手段を持って構築、そして、以上上記段落（００５４）を含め、合計最大到達力位置で、その大小無関係に負荷トルクが零になる組み合わせ、いわゆる、絶妙なる相乗効果を説明したものである。
【００５６】
例えば、全て断面等しい最上流＃1シリンダのＳＴが１５０ｃｍの大気圧空気から逐次
圧縮され、自身のＳＴ９５ｃｍ内体積に納まった圧縮空気を受取り、このピストン反対側から、次のＳＴ８９ｃｍに圧縮押込む時に、８９ｃｍ分は下記［００５７］で説明する「無仕事気体移動」で仕事量の授受も消費もない。９５−８９＝６ｃｍの圧縮分が次に押込むに「要する仕事量」で、これは、前からの反作用的に付勢される「利得伝播」分に各シリンダピストンへの揺動アーム経由必要最小限の「正味補給」分を加えたものとなる。内、「利得伝播」分は「梃子リンク式伝動」では存在自体有得ないだけではなく、この量は大概の場合「要する仕事量」の過半を越える。つまり、自身内の空気を次に圧縮押込むに「要する仕事量」の内の「正味補給」分は、これだけに留まらず、この圧縮空気自身を介して次のピストンの働きを同値力で助成する文字通り「利得伝播」分となる、その割合は自身の［正味補給」分の体積比＝ＳＴ比（この場合＝８９/９５＝０．９３７）にもなり、次の「要する仕事量」の過半を超える「利得伝播」を施す効果を重ね、この両者合計を圧縮空気自身の中に都度加え蓄え抱えて、次々移動収納を繰返す、この現象は、「梃子リンク式伝動」などには有得ない本発明独特の基幹的な特性と言える。
【００５７】
所謂、同時同一周期一括作動前提（図４参照）で、前からの「利得伝播」分に自らの「正味補給」分を加えて「圧縮空気」自身を次に押込むと共に、次に「利得伝播」を施しつつ、次々最下流までこれを繰返すが、この間、前からの「利得伝播」分に自らの「正味補給」分と次への「利得伝播」分以外の仕事量授受は一切ない。これは、各シリンダ圧力数値の上層部（各合計最大到達力値位置）のやり取りだけとなり、本数が多くなるほど各シリンダ計算の下層部（圧力低数値）位置に空白が生じ矛盾が大きくなる、従って、上記この下層部圧力数値は全て「同体積分気体移動は無仕事」で処理していることになる。これは正に正しく、上記授受以外のエネルギーは全てこの圧縮空気自身の中に抱えて移動収納されることがその原因で、捉え方を代えると当然とも言える現象である。この抱えて移動も気体であるが故に可能になるものであり、当然この「無仕事移動」も、梃子リンク式伝動には有得ない、本発明空気（気体）圧縮機構による特有機能と言える、特にこの「無仕事移動」はシリンダ本数増に伴う効率改善効果を補完する重要な役目を果している。
【００５８】
そして、例えば、シリンダ４本構成で、最下流が等速移動の出力専用にして、残り3
本が揺動アーム駆動の場合、最上流シリンダの揺働アームの回転半径をＲ１、次をＲ
２・・とし、揺動アームからの各シリンダへの伝動仕事量を同様にＦ１、Ｆ２・・と
すれば、梃子リンク式計算での必要合計回転力{ＦｘＲ}は、Ｆ１ｘＲ１＋Ｆ２ｘＲ２+
Ｆ３ｘＲ３になるべき所、ここでは全てシリンダ断面は等しくしているので、次に反
作用的に同時同値力で付勢される利得伝播のため（配管系統等図6参照）、必要合計回転力｛ＦｘＲ｝はＦ１（Ｒ１−Ｒ２）＋Ｆ２（Ｒ２−Ｒ３）＋Ｆ３ｘＲ３となり、最下流手前シリンダだけは揺動アーム回転基点からの回転半径距離Ｒ３で算出される。当然、
この回転力はフライホィール軸の負担になるので（揺動アームと弾み車取合い等は図4
参照）、その負荷荷重＝｛ＦｘＲ｝/フライホィール軸の揺動アーム回転基点からの回転
半径距離Ｒｈで算出される（ここではこの単位をｋｇとしている）。
【００５９】
但し、上記（実施例１）の場合、シリンダ構成等上記と同じ４本の条件で、最下流では吐出圧に達しさえすれば良く、最下流シリンダの全ＳＴの内５ｍｍ程度押込むことで吐出圧になる制御・設計は容易にでき、その後は一定圧力で吐出を続けるために、必ずしもピストンは等速移動を要しないので、＃4最下流シリンダまでも揺動アームでの駆動ができ、必要合計回転力｛ＦｘＲ｝はＦ１（Ｒ１−Ｒ２）＋Ｆ２（Ｒ２−Ｒ３）+Ｆ３（Ｒ３−Ｒ４）＋Ｆ４ｘＲ４となり、上記［００５８］でのフライホィール軸の負荷荷重、Ｆ３関係が特に減少Ｆ４とに分散し、この負荷回転力減少効果は大きい上に、＃４の揺動駆動追加で出力増割合がより高くなり、合計計算効率は「実施例2」と比較、大きく改善されることになる。
【００６０】
上記段落［００５４・５］の説明によって、空気圧縮特性とフライホィール伝動特性
の組合せは、絶妙なる相乗効果があり最善な組み合わせと思われる、その根本的原因は合計圧縮最大到達力なる位置に於いて、負荷トルク曲線は階段的急激にではなく徐々に零に近づきつつ必ず零で終わり、零からなだらかに反対側圧縮を始めることにあった。
これを具現化するには、先ず、その装置機構配置は一般的に図４に示す通りであり、特例として、シリンダ2本構成のとき等の１本のみ駆動の場合に限り、フライホィールから直接駆動が可能になるので、搖動アーム１０１は用いないことが出来るのみである、そして、この計算方法基本は上記［００５８・９］に示した手順になる。但し、正確にはフライホイールを使用することによって同時同一周期伝動を可能にしているのだから、この特性を活用するために、各シリンダ別スタート時に要する荷重と、次への押込み完了に要する荷重を分けて計算、上記［００５８・９］に従いながら、前者の初圧力側と後者の最大到達力側別に、要する回転力を集計、上記の手順でフライホィール軸負荷荷重合計を算出、この合計は両者間必ず、直線的変化になるので、ホィール回転角度別電動機負荷トルクは周知普及の弾み車方式にて算出解決される、当然ながら、この１サイクル分の平均トルクから１秒当りの換算値が電動機所要供給動力となる。
ここで注意を要することを列記すると、ここまでに各段落で用いてきた「初圧力と最大到達力及び合計最大到達力」で、この関係を方程式で説明すると下記と如くになる。
最上流＃１シリンダのＳＴをＳＴ１、次＃２をＳＴ２・・とし、同様に初圧力Ｆｓ１、Ｆｓ２・・、合計最大到達力＝Ｆｅ１、Ｆｅ２・・とし、各シリンダの到達絶対圧ｐ１、ｐ２・・、共通断面積Ｓとし、シリンダ構成は上記［００５８］と同様４本の場合。
＃１の到達最大絶対圧ｐ１＝ＳＴ１/ＳＴ２（＃１内大気圧空気を＃２内体積に押込み完了時の圧力故、以下同じ）、合計最大到達力Ｆｅ１＝Ｓｘ（ｐ１−１）。
＃２の到達最大絶対圧ｐ2＝ＳＴ１/ＳＴ3、合計最大到達力Ｆｅ2＝Ｓｘ（ｐ２−１）。
＃３の到達最大絶対圧ｐ３＝ＳＴ１/ＳＴ４、合計最大到達力Ｆｅ３＝Ｓｘ（ｐ３−１）でこの−１は絶対圧をゲージ圧に変換するものである。
＃１の初圧力Ｆｓ１＝零（＃１内大気圧空気から始める為）、
＃２の初圧力Ｆｓ２＝Ｆｅ１（このＦe１は＃１による＃２への収納圧でもある、始からこれに打勝つ必要がある上、＃１からの利得伝播は零から始まる為）、
＃３の初圧力Ｆｓ３＝Ｆｅ２−Ｆｅ１（＃２に夜＃３への収納圧力−＃１からの
利得伝播最大値又は＃１の合計最大到達力＝＃１の最大到達力）。
＃１の最大到達力＝＃１の合計最大到達力Ｆｅ１、
＃２の最大到達力＝Ｆｅ２−Ｆｅ１、＃３の最大到達力＝Ｆｅ３−Ｆｅ２となる。
従って、詳しくは、上記［００５８・９］に従い、初圧側回転力｛ＦｓｘＲ｝＝Ｆｓ１（Ｒ１−Ｒ２）＋Ｆｓ２（Ｒ２−Ｒ3）＋Ｆｓ3ｘＲ３（但しＦｓ１＝０）、到達側回転力｛ＦｅｘＲ｝＝Ｆｅ１（Ｒ１−Ｒ２）＋Ｆｅ２（Ｒ２−Ｒ３）＋Ｆｅ3ｘＲ３となる。
そして、初圧・到達側別にフライホイール軸負荷荷重から回転角度別電動機負荷トルクを算出、「弾み車」手法で所要供給動力を求めることになるが、この計算法説明詳細は周知手法にて省略とする。
【００６１】
上記段落（００５３〜５７）は本発明装置の要所別、その部分前後の限定範囲に於け
る各関係現象を、客観的に観察捉え、正確・純粋に精査解析説明したものである、そして、段落（００５８〜６０）はそれ等を根拠とする計算方法を説明したものであるが、これも本発明装置の特性からの当然で自然的に帰結するものと考える。結果、共に間違いのない普遍的物理現象として解説できたと言えるものである、以上を総合して、使用シリンダ本数増に従って、計算効率は尚改善すると言う傾向があるが、ここは喚起にとどめ重複説明は省略する。
【００６２】
上述した実施例では、本発明に係る空気圧縮装置を、発電装置に適用した場合に付い
て述べたが、このような実施例に限定されず、通常のコンプレッサー、水中に空気を供給する（爆気）ためのコンプレッサー等として、あらゆる分野に利用することができる。
本発明の種々の好ましい実施例を述べてきたが、本発明は、これら実施例に限定されず、種々の変形および変更が、これら実施例になされ得ることに理解されたい。
ここでは図１０における最上流シリンダの吸引回帰等により及ぼされる、上記 段落（００４６）項に述べた効果についてと、図６の圧縮空気の利用方法などは上記段落（００１２）並びに本項上記の主張を掲げるにとどめ説明は省略した。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれがシリンダとピストンとを有する複数のシリンダユニットと、これら複数のシリンダユニットのそれぞれのピストンに連結され、同時に同一周期にてピストン往復を司るに当り、例えば、シリンダユニット２本で構成された場合は、内１本だけを直接、駆動機構で駆動することができる、この様にシリンダ１本だけを駆動する場合の、アーム不要となる特例を除き、アームとこれ等を駆動するピストン駆動機構とを備え、前記複数のシリンダユニットのそれぞれのシリンダは、所定の長さのシリンダ孔を有し、それぞれのピストンは、シリンダ孔をその長手方向の一側に第一の空間を形成し、他側に第二の空間を形成するように、前記シリンダ孔内を往復移動するように配置され、前記ピストン駆動機構は、それぞれのピストンをシリンダ内で同時に駆動するようにされ、前記複数のシリンダユニットは、最上流に位置し大気に連通する最上流シリンダユニットから、最下流に位置し供給部に連通する最下流シリンダユニットまで順次接続され、且つ上流側に位置するシリンダユニットの第一の空間が、下流側に位置するシリンダユニットの第二の空間に連通するように、上流側に位置する第一の空間から押出された空気が、下流側に位置する第二の空間に吸引されるように、互いにアームを介して接続され、複数のシリンダユニットの容積は、最上流シリンダユニットから最下流シリンダユニットまで、除々に小さくなるように設定されている空気圧縮装置、及び、本項の空気を気体に換えた気体圧縮装置。
【請求項２】
前記複数のシリンダユニットは、シリンダの長手方向に対する垂直方向における断面積が
それぞれ同一であるが、各シリンダのそれぞれ長さが異なる、又は、各シリンダの長さが等しいが断面が異なるよう形成されており、前記シリンダが下流側に位置するほど、当該シリンダの容積が小さくなるように形成されている請求項１に記載の空気圧縮装置、及び、気体圧縮装置。
【請求項３】
前記複数のシリンダユニットは、互いに平行になるように配置され、前記アーム不要の場合を除き長手方向に沿って、それぞれのピストンが連結されている、請求項１に記載の空気圧縮装置、及び、気体圧縮装置。
【請求項４】
前記ピストン駆動機構は、該シリンダユニットのピストンに連結され搖動可能に設けられた前記アームと各アームを搖動するアーム駆動機構とを、又は、前記アーム不要の場合には直駆動機構のみを有する請求項１記載の空気圧縮装置、及び、気体圧縮装置。
【請求項５】
発電機を回転する回転機構と、該回転機構を起動する請求項１記載の空気圧縮装置とを備え、前記回転機構は、水が充填された水槽と、該水槽の水中内に配置され、空気を収容可能な複数のバケットと、該複数のバケットを移動可能に支持するバケット移動機構とを備え、前記空気圧縮装置は、前記複数のバケットを浮力で駆動するように、圧縮空気を前記バケットに向けるように、前記水槽内の水中に供給するようにした、発電機のための駆動装置、及び、本項の空気を気体、水を流体と替えた駆動装置。
【請求項６】
前記回転機構の周囲に、所定の前記バケットの開口部内に他の前記バケットの一部が位置するよう、隣り合う前記バケットが重なって配置されている請求項５記載の駆動装置。
【請求項７】
請求項５に記載の駆動装置と、前記駆動装置によって駆動される発電機と、を備えている発電装置。
【請求項８】
発電機を回転する回転変換機構と、該回転変換機構を起動する請求項１記載の空気圧縮装置とを備え、前記回転変換機構は、前記空気圧縮装置の最下流のシリンダユニットのピストンに連結され、該ピストンの往復運動を回転運動に変換して前記発電機を回転するようにした発電機のための駆動装置、及び、本項の空気を気体と替えた駆動装置。
【請求項９】
請求項８記載の駆動装置と、前記駆動装置によって回転される発電機と、を備えている発電装置。
【請求項１０】
それぞれが所定の長さのシリンダと該シリンダの孔内を長手方向に、一端側空間と他端側空間とに仕切ると共に、当該シリンダ孔内を往復移動するピストンとを有する複数のシリンダユニットと、前記各シリンダの前記各ピストンを、同時に同一周期にて往復駆動する、前記シリンダ2本構成で、内1本だけの駆動で済みアーム不要の場合を除き、アームを有する駆動装置とを用意し、前記複数のシリンダを、上流側に位置する所定の前記シリンダ内の空間が下流側に位置する他の前記シリンダ内の空間に連通するよう連結すると共に、前記下流側のシリンダ内の容積を、前記上流側のシリンダ内の容積より小さく形成し、前記各シリンダの前記各ピストンが当該各シリンダの一端側に同時に移動したときに、前記上流側のシリンダの一端側空間内の空気が前記下流側のシリンダの他端側空間内に流入し、前記各シリンダの前記各ピストンが当該各シリンダの他端側に同時に移動したときに、前記上流側のシリンダの他端側空間内の空気が前記下流側のシリンダの一端側空間内に流入するようにした空気圧縮方法、及び、本項の空気を気体と替えた気体圧縮方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の前記空気圧縮方法にて圧縮した空気を用いた駆動方法であって、水中内に設置され、上方に向かう方向と下方に向かう方向とに回転する回転機構と、前記回転機構の周囲に装備され、上方に向かう方向と下方に向かう回転する回転機構と、前記回転機構の周囲に装備され、上方に向かう方向に移動する際には開口部を下方に向けると共に、下方に向かう際には開口部を上方に向けて装備された複数のバケットと、を用意し、前記空気圧縮方法にて圧縮した空気を、最下流に配置された前記シリンダの内部空間から、前記回転機構の下方位置にて前記開口部を下方に向けた前記バケット内に排出し、当該バケット内に留められた空気の浮力により前記回転機構を回転させるようにした回転駆動方法、及び、本項の空気を気体、水を流体と替えた回転駆動方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2011065569.tif 000027
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2011065569.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月30日(2012.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気を高圧力で圧縮することができる空気圧縮装置、これを用いた発電装
置およびこの発電装置のための駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、種々の動力を用いた発電装置が開発されてきた。例えば、特開２００８−３
０３８６５号公報には、水中に循環するように配置された複数のバケットと圧縮空気を水
中に放出するコンプレッサーとを有し、コンプレッサーによって水中に放出された空気を
バケットに留め、このバケットに溜められた空気の浮力によってバケットを水中で駆動し、この駆動力を利用して発電機を回転させるようにしている。
【０００３】
このような従来の発電装置では、発電機を大きなトルクで回転するためにはバケット
の強い駆動力、換言すると、ベケットの大きな浮力を得るために水深の深い箇所から空
気を放出する必要がある。しかし、水深の深い箇所では、水圧が高いため、空気を高い
圧力で圧縮して出力しなければならない。
従って、空気を水中に放出するコンプレッサーが必然的に大型化され、あるいは高いパワーを出力することが必要となる。このような状況では大きな発電を得るためには高いエネルギーを有するコンプレッサーが必要になるが、コンプレッサーのエネルギーを大きくするには限界があるし、反面、コンプレッサーのエネルギーを適度に設定した場合には、発電効率が極めて低いという問題があった。
【０００４】
一方、発電装置の分野に限らず、種々の技術分野に応用されるように、大気を導入し
て高圧力の圧縮空気を排気あるいは大きな力を出力することができる空気圧縮装置が要
望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０３８６５号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上述の如き従来技術の問題点を解消し且つ上記要望に応えることが
できる高いエネルギー効率を有する空気圧縮装置、これを用いた、発電効率が高い発電
装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一実施例に係る空気圧縮装置は、それぞれがシリ
ンダとピストンとを有する複数のシリンダユニットと、これ等複数のシリンダユニットのそれぞれのピストンに連結され、それぞれのピストンを同時に駆動するピストン駆動機構とを備えている。
【０００８】
複数のシリンダユニットのそれぞれのシリンダは、所定の長さのシリンダ孔を有し、それぞれのピストンは、シリンダ孔をその長手方向の一側に第一の空間を形成し他側に第二の空間を形成するようにシリンダ孔内を往復移動するように配置されている。
【０００９】
複数のシリンダユニットは、最上流に位置し大気に連通する最上流シリンダユニット
から、最下流に位置し供給部に連通する最下流シリンダユニットまで順次接続され且つ上流側に位置するシリンダユニットの第一の空間が下流側に位置するシリンダユニットの第二の空間に連通するように、互いに接続され、複数シリンダユニットの容積は、最上流シリンダユニットから最下流シリンダユニットまで除々に小さくなるように設定されている。
【００１０】
更に、本発明に係る発電装置は、上記空気圧縮装置を用いて発電機を駆
動するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第1実施例に係る発電装置を示す概略構成図である。
【図２】第１実施例における発電装置の構成を示す正面図である。
【図３】図２に示された発電装置の側面図である。
【図４】図2に示された発電装置における空気圧縮装置を示す側面図である。
【図５】図４に示された空気圧縮装置の平面図である。
【図６】図4に示された空気圧縮装置の構成の拡大図である。
【図７】本発明の第2実施例に係る発電装置の正面図である。
【図８】図７に示された発電装置の側面図である。
【図９】図７に示された発電装置の平面図である。
【図１０】図７に示された発電装置を構成する空気圧縮装置の概略図である。
【実施例１】
【００１２】
図１乃至図３は、本発明に係る空気圧縮装置を利用した発電装置の第１実施例の構成を概略的に示す。なお、本発明に係る空気圧縮装置は、発電装置に利用されることに限定されず、圧縮した空気を利用して任意の装置を駆動させるように適用してもよい。
【００１３】
図1に示すように、第１実施例における発電装置は、発電機１６（図３参照）と、こ
の発電機１６を駆動する駆動装置３０とこの駆動装置を駆動する空気圧縮装置２０とを備えている。
【００１４】
この駆動装置３０は、この第1実施例では、回転機構５０からなっている。この回転機構５０は、流体、例えば、水が充填された水槽１０と、この水槽内に移動可能に設けた複数のバケット１４と、これらバケット１４を支持するバケット移動機構２８とを備えている。
【００１５】
水槽１０は、図１乃至図３に示すように、例えば、上下方向に延びる縦型の形態を有
し、複数のバケット１４は、バケッと移動機構２８によって上下方向に移動可能である。このバケッと移動機構２８は、水槽１０の上方向に配置された上部スプロケット１１と水槽の下方向に配置された下部スプロケット１２とこれら上部スプロケット１１および下部スプロケット１２の掛け渡されて複数のバケット１４を取り付けたチェ―ン１３とを備えている。バケット１４は、チェ―ン１３の長手方向に沿って連続して取り付けられている。
【００１６】
複数のバケット１４を、水中で浮力によって駆動するため、空気圧縮装置２０（図１）
によって水槽１０の水中に空気が導入される。この空気圧縮装置２０は、水槽１０の下部に設けられた吐出口２３を有し、弁機構２９を介して吐出口２３から水中に圧縮空気を導入する。この水中に導入された空気はバケット１４内に収納されバケットに浮力を付与する。この空気の浮力によって、図１中矢印で示すように、バケット１４が上方に移動し、これによってチェ―ン１３が水中内を上方に向かう方向と下方に向かう方向とに移動し、上部スプロケット１１と下部スプロケット１２とを回転させる。このように、バケット１４が浮力によって水中を移動しチェ―ン１３を介して上部および下部スプロケット１１、１２を回転させることができる。
【００１７】
上部スプロケット１１には、水槽１０に回転可能に取り付けられた回転軸１５がチェ
―ン２６を介して連結され、この回転軸１５には、図３に示すように、伝動機構２７を介して水槽１０の外側の下方に配置された発電機１６に連結されている。この伝達機構２７は、概述すると、回転軸１５に取り付けられたスプロケット２７ａと中間機構２７ｂを介して発電機１６の回転軸１６aに取り付けられたスプロケット２７cに掛け渡されたチェ―ン２７dとを有する（図３参照）。このように、バケット１４およびチェ―ン１３が水中で移動することに伴ってスプロケット１１、１２が回転され、これによって、発電機１６が回転され、発電されることとなる。尚、特に図３は、実験を目的にし、回転軸１５前後には電磁クラッチ・ブレーキ・バケット１個送りセンサ・回転計付トルクメータ等，中には実用機には不要な部品も搭載複雑化している。
【００１８】
複数のバケット１４は、例えば、一方が開口し、他方が閉塞している容器体から成っ
ている。各バケット１４は、図２の符号１４aに示すように、上方に向かう方向に移動する際には開口部が下方に向き、符号１４ｂに示すように下方に向かう方向に移動する際には開口部が上方に向くように形成されている。従って、水槽１０の下部に設けられた吐出口２３から吐出された空気は、開口部が下方を向いた状態のバケット１４内に収容されることとなり、バケット１４から空気が漏れることが抑制される。従って、上述の如く、バケット１４には浮力が発生し、上方に移動してチェ―ン１３を回転させることができる。一方で、バケット１４が水面Ｗ付近の上方に移動して下方に向かう方向に移動し始めると、バケット１４の向きが反対向きとなり、開口部が上方を向く。ここで、バケット１４が最上部に位置するとき、バケットが水面から出るように、水槽１０に充填された水の水面ｗと上部スプロケット１１の位置が設定されていることが必要である。バケットが水面から出るときバケット１４内の空気は大気中に放出される。
【００１９】
尚、この第1実施例では、複数のバケット１４は、一部重なるようにチェ―ン１３が
装備されている。具体的には、図２に示すように、バケット１４の開口部に、隣り合って配置された他のバケット１４の開口部とは反対側の底部側が挿入された状態となるよう配置されている。つまり、バケット１４の間隔は詰めて配置されている。これにより、チェ―ン１３が回転することにより水中を進行するバケット１４の後方に発生した渦が、後続のバケット１４が進行するときの抵抗となることを抑制することができる。
【００２０】
図２に示すように、二つの空気圧縮装置２０が設けられそれぞれが駆動装置３０の各側に配置されているが、少なくとも一つの空気圧縮装置が設けられていればよい。
【００２１】
この空気圧縮装置２０は、図4および図6に示すように、複数のシリンダユニット１００を備えている。これらシリンダユニット１００のそれぞれは、シリンダ２１とピストン２２とを有する。これら複数のシリンダユニット１００のそれぞれのピストン２２は、ピストン駆動機構１０１（図４）に連結され、このピストン駆動機構１０１によって同時に駆動される。このピストン駆動機構１０１は、それぞれのピストン２２に連結されたアーム２５とこのアームを駆動するアーム駆動機構５５とを有する。アーム２５は、その一端が水槽１０あるいは適宜のフレームに回転可能に取り付けられ他端部が揺動可能である（図４の円弧状の矢印及び図６参照）。アーム駆動機構５５は、図４に示すように、モータ２５aによって回転される回転板２５cとこの回転板２５cの回転中心から偏った位置に一端が回転可能に取り付けられ他端がアーム２５に回転可能に取り付けられたロッド２５bとを備えている。モータ２５aが回転すると、回転板２５cが回転され、この回転板の回転に伴って、ロッド２５bが往復移動され、アーム２５が揺動する。要するに、アーム駆動機構５５は、図４に示すように、駆動モータ２５aの回転力をロッド２５bの往復運動に変換し、これによってアーム２５が揺動されることになる。
【００２２】
複数のシリンダユニット１００のそれぞれのシリンダ２１は、所定の長さのシリンダ
孔を有し、それぞれのピストン２２は、シリンダ孔をその長手方向の一側に第一の空間２２aを形成し他側に第二の空間２２ｂを形成するようにシリンダ孔内を往復移動するように配置されている（図６参照）。
【００２３】
複数のシリンダユニット１００は、図１に示すように、最上流に位置し大気に連通する最上流シリンダユニット１００Uから、最下流に位置し供給部、即ち、駆動装置３０に連通する最下流シリンダユニット１００Ｄまで順次接続され且つ上流側に位置するシリンダユニットの第一の空間２２aが下流側に位置するシリンダユニットの第二の空間２２ｂに連通するように、互いに接続され、且つ複数のシリンダユニット１００の容積は、最上流シリンダユニット１００Ｕから最下流シリンダユニット１００Ｄまで除々に小さくなるように設定されている。
【００２４】
図示の実施例における空気圧縮装置２０では、図４に示すように、複数のシリンダユニット１００は、相互に平行になるよう並べて配置されている。また、図示の実施例では、各シリンダ２１は、内径つまり長手方向に対して垂直方向における断面積は同一であるが、長さがそれぞれ異なる、又は、長さが等しいが断面積が異なり。例えば、上流から下流に向かうにつれて、除々に容積を小さくなるように配置されている。換言すると、各シリンダ２１は、上流から下流に向かうにつれて、除々にシリンダ孔の容積は小さくなるように設定されている。尚、シリンダユニット１００は、ロッドレス又は両ロッドシリンダ使用の場合長手方向の中心が同一直線上に位置する、又は、片ロッドシリンダ使用の場合揺動アーム中心の両側左右交互順番に配置される。換言すると、複数のシリンダユニットを組み立てたとき、これらシリンダユニットは、それぞれの長手方向の中心線が同一線上に位置する、又は、使用シリンダによって、揺動アームの両側左右に交互順番に配置されている。
【００２５】
ここで、空気圧縮装置２０を構成するシリンダユニットの配置および接続状態が、図６に拡大して示されている。尚、図６では、シリンダユニットについて、上流（図６では下部）から3つのシリンダユニットのシリンダを、便宜上、符号２１，１２１，２２１で示す。図６に示すように、各シリンダ２１，１２１，２２１内には、シリンダ孔内を長手方向に一端側の第一の空間２２a，１２１ａ，２２１aと他端側の第二の空間２２ｂ、１２２ｂ、２２１ｂに仕切ると供に、シリンダ孔内を往復移動するピストン２２，１２２，２２２がそれぞれ配置されている。
【００２６】
また、上記各ピストン２２，１２２，２２２は、アーム２５に、長手方向に沿ってそれぞれ連結されているので、アーム２５の揺動端側に連結された各ピストン２２，１２２，２２２は、すべてが同時に、同一周期にて、各シリンダ孔内を往復移動することとなる。つまり、ピストン２２，１２２，２２２は、各シリンダ２１，１２１，２２１内で同一の方向に移動することとなり、換言すると、すべてのピストン２２，１２２，２２２が同時に一端側あるいは他端側に移動することとなる。
【００２７】
また、上述した各シリンダ２１等は、それぞれ隣り合うシリンダ２１等同士の各ピストン２２等にて仕切られた第一および第二の空間２２a, ２２b同士が連通するように、チェック弁２４を介して連結されている。具体的には、図６の最下端に位置する最長の第一シリンダ２１と、これより短い二番目の長さの第二シリンダ１２１とは、第一シリンダ２１の一端側の第一の空間２２aと、第二シリンダ１２１の他端側の第二の空間１２２ｂとが連通して、チェック弁２４を介して連結されており、また、第一シリンダ２１の他端側の第二の空間２２ｂと、第二の空間１２１の一端側の第一の空間１２２aとが連通して、チェック弁２４を介して連結されている。このとき、各チェック弁２４は、第一シリンダ２１から第二シリンダ１２１に空気が流入するよう構成されている。この場合、第一シリンダ２１が上流側に位置し、第二シリンダ１２１が下流側に位置している。尚、他のシリンダも同様に、図６に示す上方側は下流側であり、シリンダの長さが短くなるほど、下流側に位置していることとなる。
【００２８】
上記と同様に、上流側に位置する第二シリンダ１２１と、下流側に位置する第三シリンダ２２１とは、第二シリンダ１２１の一端側の第一の空間１２２aと、第三シリンダ２２１ｂの他端側の第二の空間２２２ｂとが連通して、チェック弁２４を介して連結されており、また、第二シリンダ１２１の他端側の第二の空間１２２ｂと、第三シリンダ２２１の一端側の第一の空間２２２aとが連通して、チェック弁２４を介して連結されている。以下、他のシリンダについても同様である。
【００２９】
また、図示しないが、最下流側に配置されたシリンダ２１の一端側の第一の空間と他端側の第二の空間とは、それぞれ水槽１０内に伸びる吐出口２３に連通されている。従って、最下流側に配置されたシリンダ２１の一端側の第一の空間と他端側の第二の空間とに流入してきた圧縮空気は、ピストン２２の移動により、吐出口２３から水槽１０内に吐出され、バケット１４内に収容されることになる。
【００３０】
上述の構成において、各シリンダユニット１００のピストン２２をピストン駆動機構１０１によって同時に同一方向に稼動することで、上流側のシリンダ２１から下流側のシリンダ２１に空気が流入され、その度に、シリンダ２１内の空気が順次圧縮され、最下流のシリンダ２１から高圧力の空気を水中の吐出口２３からバケット１４に向かって吐出することができる。
【００３１】
次に、上述した発電装置の作用を説明する。まず、図６に示すアーム２５が、他端側（右側）から一端側（左側）に揺動駆動した場合には、最下段に示す第一シリンダ２１内のピストン２２も一端側に移動する。このとき、アーム２５の揺動によって、その上方つまり下流側に位置する第二シリンダ１２１内のピストン１２２も一端側に移動し、同様に、さらに上方つまり下流。側に位置する第三シリンダ２２１内のピストン２２２も一端側に移動する。このように、すべてのシリンダ２１内のピストン２２が、アーム３５の揺動端が移動した一端側に、同時に移動することとなる。
【００３２】
この結果、第一シリンダ２１のピストン２２に対して左側の空間つまり一端側の第一の空間２２a内の空気はピストン２２によって押し出され、下流側の第二シリンダ１２１の他端側の第二の空間１２２ｂ内にチェック弁２４を介して流入する。つまり、各シリンダ２１、１２１の各ピストン２２、１２２が当該各シリンダ２１、１２１の一端側に同時に移動したときに、上流側の第一シリンダ２１の一端側の第一の空間２１a内の空気が下流側の第二シリンダ１２１の他端側の第二の空間１２２ｂ内に流入する。このとき、第二シリンダ１２１の容積は第一シリンダ２１の容積よりも小さく形成されているため、第二シリンダ１２１に流入した空気は更に圧縮されることとなる。
【００３３】
同時に、第二シリンダ１２１のピストン１２２は、揺動しているアーム２５の駆動力に加え、他端側の第二の空間１２２ｂ内に流入した圧縮空気にて一端側に押される。すると、第二シリンダ１２１の一端側の第一の空間１２２a内の空気は、さらに下流側に位置する第三シリンダ２２１の他端側の第二の空間２２２ｂ内に流入する。このとき、上述と同様に、さらに下流側の第三シリンダ２２１内の容積は小さく形成されているため、第三シリンダ２２１に流入する空気はさらに圧縮されることになる。こうして上述した動作が、順次、下流側のすべてのシリンダに対して働くこととなり、下流の進むにつれて空気を除々に高圧力に圧縮することができる。
【００３４】
また、その後、上述とは反対側である各シリンダ２１等の他端側にピストン２２等が移動するようアーム２５が揺動した際には、各シリンダ２１等の上記とは逆の空間に、上流側から下流側へと順次圧縮された空気が流入することとなる。従って、常時、空気を圧縮することができる。
【００３５】
このように、上記空気圧縮装置では、複数のシリンダ２１等にて段階的に空気を圧縮することができる。このとき、上流側のシリンダ２１等から空気が流入される下流側のシリンダ２１等のピストン２２等は、上流側から流入する圧縮空気にてさらに下流側のシリンダに空気を押し出す方向に移動する力が付勢される。こうして、この圧縮空気によるピストンを押圧する力は、すべての下流のシリンダに装備されたピストンに伝達される。従って、複数のシリンダ２１等を用いることで、下流に進むむにつれて空気を圧縮できると共に、そのときに必要な力が上流側から流入してくる圧縮空気と共にさらに
付勢される。その結果、高い圧力に空気を圧縮する場合であっても、すべてのシリンダ２１等のピストン２２等に対して上流側のシリンダ２１等からの圧縮空気による押圧力が付勢されているため、アーム２５の駆動にてピストン２２等に付勢する力が少なくても、高圧縮の空気を得ることができる。つまり、エネルギー効率の極めて高い空気圧縮装置を実現することができる。
【００３６】
上述した空気圧縮装置２０からは、最上段つまり最下流に位置するシリンダ内の圧縮空気が、図２に示した吐出口２３から水槽１０内の底面付近に吐出される。すると、水槽１０内の底面付近では、上方に向かう方向に移動するよう開口部が下方に向いたバケット１４内に、吐出された空気が流入し、該当バケット１４内に溜められる。これにより、バケット１４には溜められた空気による浮力が発生し、チエーン１３を回転させることができる。このチエーン１３の回転によって、図３に示す発電機１６が回転され、発電が行われることとなる。なお、バケット１４が水面Ｗ付近の上方に移動して下方に向かう方向に移動し始めると、バケット１４の向きが反対向きとなり、開口部が上方を向く。これによりバケット１４内の空気は大気中に排出される。
【００３７】
以上のように、エネルギー効率のより高い空気圧縮装置にて圧縮した空気の浮力を用いて発電することで、発電効率も向上する。なお、上記構成においては、発電機を設けずに、空気の浮力を用いた回転駆動装置として利用することもでき、掛かる場合にも、エネルギー効率の向上を図ることができる。
【００３８】
この具体例に於ける空気圧縮装置を用いる発電装置を従来の発電装置と比較して言え
ることを整理すると、全てに優ることは、［設置場所不問＋場所あればそれなりの規模の装置を設置できる＋従って何処でも発電可能＋コンパクト＋連続断続運転選択自由+媒体は水と空気だけ」となる。
【実施例２】
【００３９】
次に、本発明の第２実施例を、図６乃至図１０を参照して説明する。
【００４０】
この第２実施例における発電装置では、上述した第１実施例における発電装置と異な
り、浮力にて発電するものではなく、水槽を設けていない。その代わりに、空気圧縮装置２０におけるシリンダユニット群のうち最下流に位置する最も容積の小さいシリンダユニット３２１のピストンに回転変換機構６０が接続されている。この回転変換機構６０は、ピストンの往復運動の両方向を一方向の回転運動に変換して発電機１６を回転するように構成されている。この回転変換機構６０は、ピストンの往復移動に連動してシリンダユニット３２１の長手方向に沿って移動可能なスライドアーム３１と、このスライドアーム３１の移動を回転運動に変換するスプロケット・チェ―ン機構３３の２本と、２つのワンウェイクラッチ３２と、スプロケット・チェ―ン機構３３の回転を発電機１６に伝達する伝達機構６１とを備えている。この伝達機構６１は、ワンウェイクラッチ３２に接続されたシャフト３４と、このシャフト３４に接続されたチェ―ン３５とを有する。
【００４１】
具体的に、この実施第２例における空気圧縮機構２０では、図７から図１０、特に、
図１０に示すように、最下流に位置する最も容積の小さいシリンダ３２１内の圧縮空気を、最上流に位置する最も容積の大きいシリンダ３２２内に戻すよう吐出している。このとき、シリンダ３２１のピストンの往復動作に連動してスライドアーム３１が移動すると、スプロケット・チェ―ン機構３３のチェ―ンが回転することとなる。なお、２つのワンウェイクラッチ３２を用いることで、上記スライドアーム３１の往復動作を、スプロケット・チェ―ン機構３３が一定方向の回転に変換している。スプロケット・チェ―ン機構３３による回転力は、伝達機構における、上方に伸びるシャフト３４に伝達され、当該シャフト３４が回転することで、これに連動して、上方に配置されたチェ―ン３５が回転する。このチェ―ン３５が回転することで、このチェ―ン３５に連結された発電機１６が回転し、発電することができる。
【００４２】
ここで、上記構成の発電装置では、最下流に位置するシリンダ３２１内から最も圧縮
された空気が最上流に位置するシリンダ３２２内に流入するよう排出されるため、最下流に位置するシリンダ３２１のピストンは、アーム２５の揺動駆動による力を必要としないで、最下流１本手前の押込みと最上流の吸引効果によって、往復可動することとなる。この第２の実施例では、このピストンの往復可動により発電しているため、エネルギー変換効率の高い発電装置であるいえる。
尚、上記構成に於いては、発電機を設けずに、空気の圧縮力を用いた回転駆動装置として利用することもでき、かかる場合にも、エネルギー効率の向上を図ることができる。
【００４３】
この装置の特徴は水槽を用いないこと、最下流シリンダに至った圧縮空気を最上流のシリンダが吸引回帰すること、最下流シリンダユニットのピストンを揺動アームに結合せず出力専用とし、一方向クラッチ・増速伝動系を介して直接発電機を駆動するようにしたことである。このため最下流シリンダは等速を要し一般的には、例えば、円筒カム等を用いるが、発電機側フライホィールが等速化効果を有するので、供給側伝動も円筒カムでなく、フライホィールを用いることが可能になった。
【００４４】
従って、水槽を用いない分軽量となり、空気圧縮特性を利用したフライホィール伝動
特性により極めて効率の改善をもたらすと共に、フライホィール伝動には両端に緩衝効果があり、円筒カム伝動比高速運転を実現することができた。尚、この際、低振動および低騒音の円滑な作動が得られた。
【００４５】
この場合、最下流シリンダロッドは等速運転を要するため、揺動アームを連結せず出
力専用、従って、内部供給仕事はない上、発電機側フライホィール効果によって等速移動する。気体特性と供給側フライホィール伝動特性とを合わせた相乗効率は極めて高く、シリンダの両端緩衝効果が加わり、ピストンの移動は高速で滑らか、且つ、低振動及び低騒音の運転を実現することができた。
【００４６】
ここで重要なことは、最上流のシリンダによる最下流シリンダ内圧縮空気の吸引と、
最下流手前の押込み効果によって、最下流シリンダを揺動アームと結合させるのと同等の効果をもたらす。尚、最下流シリンダは外部出力するのみならず、最上流シリンダの吸引とは言え始めは圧力を待っているので、正味補給分の過半を超える助成効果を発揮して、効率改善に貢献している。
【００４７】
一般的に計算効率は、空気漏れなど一切ないなど理想的状態を前提にした物理計算
である。これ等の現象補完の為に、図１０では配管系統図右下に図示した外部からフイルター経由空気の自動的補充を可能にしている。
【００４８】
ここで、物理計算効率が高い原因の一つには、同じ体積分の空気移動は仕事を要しな
いことにある。これに僅かな押込み補給を加えることで、次のシリンダに全空気量を移動させている。この繰返しで蓄積効果が得られている。
【００４９】
この具体例における空気圧縮装置を用いる発電装置も、又従来の発電装置と比較する
と、全てに優ることは、「設置場所不問+場所あればそれなりの規模装置が設置出来る+従って何処でも発電可能＋コンパクト+連続断続安定運転選択自由＋媒体は空気だけ」となる、上記（実施例1）と比較、水槽を要しないことから、その分軽量・シンプルになっている。
【００５０】
原則として、本発電装置では電力実使用量を低減することが出来新たな産業を興し地
域振興を、計りつつ、地球規模高度社会的要請に応えることができる。
【００５１】
上述したように、本発明に係る空気圧縮装置は、以上のように構成されることにより、
エネルギー効率の高い空気圧縮装置を実現することができ、さらに、これを用いることでエネルギー効率の高い回転駆動装置及び発電効率の高い発電装置を実現することができる。
【００５２】
上述した実施例では、本発明に係る空気圧縮装置を、発電装置に適用した場合に付い
て述べたが、このような実施例に限定されず、通常のコンプレッサー、水中に空気を供給する（爆気）ためのコンプレッサー等として、あらゆる分野に利用することができる。
本発明の種々の好ましい実施例を述べてきたが、本発明は、これら実施例に限定されず、種々の変形および変更が、これら実施例になされ得ることに理解されたい。
ここでは図１０における最上流シリンダの吸引回帰等により及ぼされる、上記 段落（００４６）項に述べた効果についてと、図6の圧縮空気の利用方法などは上記段落（００１２）並びに本項上記の主張を掲げるにとどめ説明は省略した。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれがシリンダとピストンとを有する複数のシリンダユニットと、これら複数のシリンダユニットのそれぞれのピストンに連結され、同時に同一周期にてピストン往復を司るアームとこれ等を駆動するピストン駆動機構とを備え、前記複数のシリンダユニットのそれぞれのシリンダは、所定の長さのシリンダ孔を有し、それぞれのピストンは、シリンダ孔をその長手方向の一側に第一の空間を形成し、他側に第二の空間を形成するように、前記シリンダ孔内を往復移動するように配置され、前記ピストン駆動機構は、それぞれのピストンをシリンダ内で同時に駆動するようにされ、前記複数のシリンダユニットは、最上流に位置し大気に連通する最上流シリンダユニットから、最下流に位置し供給部に連通する最下流シリンダユニットまで順次接続され、且つ上流側に位置するシリンダユニットの第一の空間が、下流側に位置するシリンダユニットの第二の空間に連通するように、上流側に位置する第一の空間から押出された空気が、下流側に位置する第二の空間に吸引されるよう、各々順次この方向に向かって空気が送られるように配管接続され、且つ、互いにアームを介して、各々のピストンに接続され複数のシリンダユニットの容積は、最上流シリンダユニットから最下流シリンダユニットまで、除々に小さくなるように設定されている空気圧縮装置、及び、本項の空気を気体に換えた気体圧縮装置。
【請求項２】
前記複数のシリンダユニットは、シリンダの長手方向に対する垂直方向における断面積が
それぞれ同一であるが、各シリンダのそれぞれ長さが異なる、又は、各シリンダの長さが等しいが断面が異なるよう形成されており、前記シリンダが下流側に位置するほど、当該シリンダの容積が小さくなるように形成されている請求項１に記載の空気圧縮装置、及び、気体圧縮装置。
【請求項３】
前記複数のシリンダユニットは、互いに平行になるように配置され、前記アーム長手方向に沿って、それぞれのピストンが連結されている、請求項１に記載の空気圧縮装置、及び、気体圧縮装置。
【請求項４】
前記ピストン駆動機構は、該シリンダユニットのピストンに連結され搖動可能に設けられた前記アームと各アームを搖動するアーム駆動機構とを有する請求項１記載の空気圧縮装置、及び、気体圧縮装置。
【請求項５】
発電機を回転する回転機構と、該回転機構を起動する請求項１記載の空気圧縮装置とを備え、前記回転機構は、水が充填された水槽と、該水槽の水中内に配置され、空気を収容可能な複数のバケットと、該複数のバケットを移動可能に支持するバケット移動機構とを備え、前記空気圧縮装置は、前記複数のバケットを浮力で駆動するように、圧縮空気を前記バケットに向けるように、前記水槽内の水中に供給するようにした、発電機のための駆動装置、及び、本項の空気を気体、水を流体と替えた駆動装置。
【請求項６】
前記回転機構の周囲に、所定の前記バケットの開口部内に他の前記バケットの一部が位置するよう、隣り合う前記バケットが重なって配置されている請求項５記載の駆動装置。
【請求項７】
請求項５に記載の駆動装置と、前記駆動装置によって駆動される発電機と、を備えている発電装置。
【請求項８】
発電機を回転する回転変換機構と、該回転変換機構を起動する請求項１記載の空気圧縮装置とを備え、前記回転変換機構は、前記空気圧縮装置の最下流のシリンダユニットのピストンに連結され、該ピストンの往復運動を回転運動に変換して前記発電機を回転するようにした発電機のための駆動装置、及び、本項の空気を気体と替えた駆動装置。
【請求項９】
請求項８記載の駆動装置と、前記駆動装置によって回転される発電機と、を備えている発電装置。
【請求項１０】
それぞれが所定の長さのシリンダと該シリンダの孔内を長手方向に、一端側空間と他端側空間とに仕切ると共に、当該シリンダ孔内を往復移動するピストンとを有する複数のシリンダユニットと、前記各シリンダの前記各ピストンを、同時に同一周期にて往復駆動するアームを有する駆動装置とを用意し、前記複数のシリンダを、上流側に位置する所定の前記シリンダ内の空間が下流側に位置する他の前記シリンダ内の空間に連通するよう連結すると共に、前記下流側のシリンダ内の容積を、前記上流側のシリンダ内の容積より小さく形成し、前記各シリンダの前記各ピストンが当該各シリンダの一端側に同時に移動したときに、前記上流側のシリンダ一端側空間内の空気が前記下流側のシリンダの他端側空間内に流入し、前記各シリンダの前記各ピストンが当該各シリンダの他端側に同時に移動したときに、前記上流側のシリンダの他端側空間内の空気が前記下流側のシリンダの一端側空間内に流入するようにした空気圧縮方法、及び、本項の空気を気体と替えた気体圧縮方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の前記空気圧縮方法にて圧縮した空気を用いた駆動方法であって、水中内に設置され、上方に向かう方向と下方に向かう方向とに回転する回転機構と、前記回転機構の周囲に装備され、上方に向かう方向と下方に向かう回転する回転機構と、前記回転機構の周囲に装備され、上方に向かう方向に移動する際には開口部を下方に向けると共に、下方に向かう際には開口部を上方に向けて装備された複数のバケットと、を用意し、前記空気圧縮方法にて圧縮した空気を、最下流に配置された前記シリンダの内部空間から、前記回転機構の下方位置にて前記開口部を下方に向けた前記バケット内に排出し、当該バケット内に留められた空気の浮力により前記回転機構を回転させるようにした回転駆動方法、及び、本項の空気を気体、水を流体と替えた回転駆動方法。
【手続補正書】
【提出日】平成25年1月17日(2013.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
それぞれがシリンダとピストンとを有する複数のシリンダユニットと、これら複数のシリンダユニットのそれぞれのピストンに連結され、同時に同一周期にてピストン往復を司るアームとこれ等を駆動するピストン駆動機構とを備え、前記複数のシリンダユニットのそれぞれのシリンダは、所定の長さのシリンダ孔を有し、それぞれのピストンは、シリンダ孔をその長手方向の一側に第一の空間を形成し、他側に第二の空間を形成するように、前記シリンダ孔内を往復移動するように配置され、前記ピストン駆動機構は、それぞれのピストンをシリンダ内で同時に駆動するようにされ、前記複数のシリンダユニットは、最上流に位置し大気に連通する最上流シリンダユニットから、最下流に位置し供給部に連通する最下流シリンダユニットまで順次接続され、且つ上流側に位置するシリンダユニットの第一の空間が、下流側に位置するシリンダユニットの第二の空間に連通するように、上流側に位置する第一の空間から押出された空気が、下流側に位置する第二の空間に吸引されるよう、同様に、上流側に位置するシリンダユニットの第二の空間が、下流側に位置するシリンダユニットの第一の空間に連通するように、上流側に位置する第二の空間から押出された空気が、下流側に位置する第一の空間に吸引されるよう、各々順次この方向に向かって空気が送られるように配管接続され、且つ、互いにアームを介して、各々のピストンに接続され複数のシリンダユニットの容積は、最上流シリンダユニットから最下流シリンダユニットまで、除々に小さくなるように設定されている空気圧縮装置、及び、本項の空気を気体に換えた気体圧縮装置。
【国際調査報告】
2011065569.tif 000029
2011065569.tif 000030